Topical areas of fundamental and applied research VI

Актуальные направления
фундаментальных и прикладных
исследовании
Topical areas of
fundamental and
applied research VI
Vol. 1
spc Academic
CreateSpace
4900 LaCross Road,
North Charleston, SC, USA 29406
2015
Материалы VI международной научно-практической
конференции
Актуальные направления
фундаментальных и
прикладных исследований
22-23 июня 2015 г.
North Charleston, USA
Том 1
Биологические науки
Михайлова Е.С., Касумян А.О.
МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
[email protected]
ИССЛЕДОВАНИЕ ВКУСОВЫХ ПРЕДПОЧТЕНИЙ У
ТРЕХИГЛОЙ КОЛЮШКОЙ GASTEROSTEUS ACULEATUS
К НЕКОТОРЫМ ИЗОМЕРАМ, СТРУКТУРНЫМ ПРОИЗВОДНЫМ
И СОЛЯМ АМИНОКИСЛОТ
В работах, посвященных вкусовой рецепции рыб, большое внимание
уделяется поиску структурных и физико-химических характеристик
веществ, которые могли бы объяснять или коррелировать с их вкусовыми
свойствами для рыб. В электрофизиологических испытаниях была
показана более высокая эффективность α-форм L-изомеров аминокислот
по сравнению с β-формами и D-изомерами тех же аминокислот [1,362;
2,303]. Оказывают ли изменения молекулы влияние на вкусовые качества
веществ, выявляемые на организменном уровне остается не ясным.
Основной задачей настоящей работы было сравнение вкусовой
привлекательности различных производных аминокислот для рыб.
Эксперименты проведены на 12 половозрелых особях трехиглой
колюшки Gasterosteus aculeatus формы trachurus (TL 60-65мм),
отловленных в р. Петерупе, в окрестностях города Саулкрасте, Латвия, во
время нерестовой миграции. Рыб содержали поодиночке в аквариумах,
объемом 10 литров, боковые и задняя стенки которых были
непрозрачными для исключения визуального контакта между особями.
Грунт отсутствовал, воду аэрировали. Температура воды составляла 1820ºС. В ходе каждого эксперимента рыбам предлагались агар-агаровые
гранулы (2%, Reanal), содержащие краситель (Ponceau 4R, 5μМ) и одно из
тестируемых веществ (L-α-аланин, L-β-аланин, D-α-аланин; Lглутаминовая кислота, D-глутаминовая кислота, мононатриевая соль Lглутаминовой кислоты; L-глутамин и L-глутамин-HCl (хлористо-кислый Lглутамин), все в концентрации 0.1М). В качестве контроля использовали
гранулы, содержащие только краситель. Детально методика приготовления
и условия хранения агар-агарового геля для приготовления гранул
изложена ранее [3,389]. В ходе каждого опыта регистрировали число
схватываний гранулы, длительность удержания гранулы при первом
схватывании и суммарно за всё время опыта, а также потребление (была ли
съедена предложенная гранула к концу опыта или нет). Опыты, в которых
рыба разрушала, но не заглатывала схваченную гранулу или потребляла
менее половины разрушенной гранулы, относили к опытам, в которых
потребление не происходило. Гранулу, оставшуюся не потребленной или
ее части, сразу после окончания опыта удаляли из аквариума. Всего
выполнено 724 опыта.
15
Биологические науки
После рассаживания по отдельным аквариумам рыбы быстро
привыкали к новым условиям. Через 2-3 дня у них проходил испуг,
восстанавливалось нормальное поведение. Рыбы не затаивались при
приближении экспериментатора и его манипуляциях, охотно схватывали
корм (подаваемых поштучно личинок комаров сем. Chironomidae) и агарагаровые гранулы.
Анализ полученных результатов показал, что потребление гранул с
L-α-аланином (28.3%) достоверно превышало потребление контрольных
гранул (1.3%), тогда как потребление гранул с L-β-аланином (2.5%) и D-αаланином (0%) не отличалось от контроля. Гранулы с L-β-аланином и D-αаланином достоверно хуже потреблялись рыбами и достоверно меньше
удерживались рыбами в ротовой полости как при первичном
тестировании, так и за все время опыта, чем гранулы с L-α-аланином
(р<0.001).
Внесение в гранулу L-глутаминовой кислоты (41.3%) и Dглутаминовой
кислоты
(32.9%)
достоверно
повышало
их
привлекательность для рыб, тогда как внесение мононатриевой соли Lглутаминовой кислоты (0%) не отражалось на их привлекательности.
Гранулы с этим веществом достоверно хуже потреблялись и быстрее
отвергались рыбами, чем гранулы с L-глутаминовой кислотой.
Продолжительность тестирования гранул с L- и D- изомерами
глутаминовой кислоты достоверно отличалась от времени удержания
контрольных гранул как при первом схватывании, так и в течение всего
опыта (р<0.001).
Потребление гранул как с L-глутамином (55.0%), так и с Lглутамином-HCl (13.8%) достоверно превышало потребление контрольных
гранул. В то же время гранулы с L-глутамином потреблялись достоверно
лучше, чем гранулы с хлористо-кислым L-глутамином (р<0.001). Гранулы
с L-глутамином достоверно дольше удерживались как после первого
схватывания, так и в течение всего опыта по сравнению с контролем.
Поведение рыб при тестировании гранул с L-глутамином и L-глутаминHCl достоверно отличалось лишь по показателю «продолжительность
удержания гранулы после первого схватывания» (р<0.001).
Во всех случаях, гранулы с L-формами потреблялись рыбами более
охотно, чем с D-энантиомерами этих же аминокислот, причем в паре Lаланин – D-аланин различие достоверное (р<0.001). Полученные нами
результаты
подтвердили
закономерности,
найденные
ранее
электрофизиологическими методами [1,362; 2,303].
Хорошее соответствие электрофизиологических и поведенческих
исследований показывают и результаты тестирования α- и β- форм Lизомера аланина. Потребление гранул с L-α-аланином было достоверно
выше потребления гранул с L-β-аланином, что согласуется с более высокой
эффективностью L-α-аланина для вкусовых рецепторов рыб при
16
Биологические науки
электрофизиологических испытаниях. Опытами на трехиглой колюшке
удалось продемонстрировать также, что соли аминокислот менее
привлекательны для рыб, чем соответствующие L-аминокислоты.
Полученные нами данные показывают, что изменение положения
аминогруппы в молекуле влияет на вкусовые свойства аминокислот,
регистрируемые не только на сенсорном, но и на организменном уровне.
Рыбы способны различать по вкусу не только разные аминокислоты, но и
разные формы одной и той же аминокислоты, даже незначительные
модификации молекулы могут приводить к значительным изменениям
вкусовых свойств аминокислот для рыб.
Экспериментальная часть работы поддержана РФФИ (проект 13-0400711). Обработка первичных данных, их анализ и подготовка публикации
выполнены при поддержке гранта РНФ «Депозитарий» (14-50-00029).
Литература
1. Caprio J. 1978. Olfaction and taste in the channel catfish: an
electrophysiological study of the responses to amino acids and derivatives // J.
Comp. Phisiol. V. 123. P. 357-371.
2. Marui T., Harada S., Kasahara Y. 1983. Gustatory specificity for amino
acids in the facial taste system of the carp, Cyprinus carpio L // J. Comp.
Physiol. V. 153 P. 299-308.
3. Касумян А.О., Морси А.М.Х. 1996. Вкусовая чувствительность
карпа, Cyprinus carpio, к свободным аминокислотам и классическим
вкусовым веществам // Вопр. ихтиологии. Т. 36. № 3. С. 386–399.
17