في ثلاثينيات القرن الماضي، لاحظ العلماء أن براغيث الماء والجرذان التي أُطعمت نظماً غذائية مقيدة في صغرها عاشت أطول. ومنذ ذلك الحين، ظهر التأثير نفسه في ذباب الفاكهة والفئران. لكن ما لم نكن نعرفه هو كيف يمكن لوجبة تُؤكل في الرضاعة أن تؤثر على الصحة بعد أسابيع أو أشهر أو حتى سنوات. ربما وجدت دراسة حديثة نُشرت في مجلة نيتشر الإجابة.

فريق بقيادة فومياكي أوباتا، عالم أحياء في مركز ريكين لأبحاث ديناميكيات الأنظمة الحيوية في كوبي باليابان، اكتشف بروتيناً يحمل إلى مرحلة البلوغ سجلاً لما أكلته ذباب الفاكهة وهي يرقات، مما يؤثر على مدة حياتها.

يُغذى ذباب الفاكهة المخبري على مزيج من الخميرة والسكر، حيث تكون الخميرة مصدره الرئيسي للبروتين. يشرح أوباتا: "قمنا بتقليل تركيز الخميرة فقط في النظام الغذائي، من ثمانية في المئة إلى واحد أو اثنين في المئة". قُدّم هذا النظام منخفض البروتين في منتصف مرحلة اليرقات تقريباً. وبمجرد أن خرج الذباب من شرانقه كبالغين، عاد إلى الطعام العادي.

في تجربة أوباتا، عاش الذباب المقيّد بالبروتين، ذكوراً وإناثاً، أطول من أشقائه الذين أُطعموا جيداً. لكن الأمر جاء بثمن. كان الذباب أكثر شحوباً وأخف وزناً، حيث قل وزنه أحياناً بنسبة 28 في المئة. كما وضعت الإناث بيوضاً أقل.

يقول أوباتا: "هذا شائع جداً في الواقع. التكاثر وعمر الحياة دائماً في علاقة مقايضة". "وهذا ينطبق أيضاً على تقييد النظام الغذائي في الحياة المبكرة. لديهن بيوض أقل وهن أصغر قليلاً. لكن لديهن امتداد في العمر".

لكن هذه المقايضة النموذجية لم تكن القصة كاملة. عندما أعاد الفريق إضافة الأحماض الأمينية، وحدات بناء البروتينات، إلى غذاء اليرقات منخفض الخميرة، اختفى تعزيز العمر. بطريقة ما، كانت أجسام الذباب البالغ تتذكر كمية البروتين التي أكلتها وهي يرقات. أطلق أوباتا وزملاؤه على هذا اسم "الذاكرة الغذائية" وشرعوا في البحث عن المكان الدقيق في الجسم الذي تُحفظ فيه هذه الذاكرة.

أدى مقارنة نشاط الجينات في الذباب البالغ الذي نشأ على نظام منخفض البروتين وآخر قياسي إلى ظهور حوالي 100 بروتين مرشح يمكن أن يخزن معلومات تناول البروتين المبكر. يقول أوباتا: "ذهبنا واحداً تلو الآخر، نتحقق من أي منها سيكون مهماً".

لتضييق نطاق البحث، وضع الفريق علامات على غذاء اليرقات لمعرفة أي البروتينات في جسم الذبابة البالغة بُنيت من الطعام الذي أكلته وهي يرقة. رُبّيت اليرقات على نظام غذائي صناعي صُنع فيه حمضان أمينيان، الليسين والأرجينين، من نظائر أثقل وأندر لذرات الكربون والنيتروجين. وبمجرد أن أصبحت اليرقات ذباباً بالغاً، انتقل الفريق إلى طعام يحتوي على مجموعة ثانية من الأحماض الأمينية الموسومة بنظائر مختلفة وأخف.

ثم استخدم الباحثون مطياف الكتلة لوزن شظايا البروتينات من رؤوس الذباب. قد تُسجل شظية البروتين نفسها أثقل أو أخف ببضع وحدات، اعتماداً على ما إذا كانت مبنية من غذاء اليرقات أو الغذاء البالغ. يقول أوباتا: "هذا في الأساس لا يمكن تحقيقه إلا بهذه التجربة بالنظائر المستقرة".

بعد ثلاثة أيام من البلوغ، كان ما يقرب من 64 في المئة من البروتينات في رؤوس الذباب لا تزال مصنوعة من أحماض أمينية أكلتها اليرقات. وبحلول اليوم السادس، انخفض ذلك فقط إلى حوالي 46 في المئة. وكانت بارزة بينها البروتينات الريبوزومية، التي تشكل جزءاً من المركب الذي يصنع جميع البروتينات الأخرى. الذباب الذي أُطعم نظاماً مقيداً بالبروتين كيرقات كان لديه عدد أقل من هذه البروتينات وصنع بروتينات جديدة بشكل أبطأ خلال أسبوعه الأول من البلوغ.

أثار هذا سؤالاً فورياً. يمر الذباب بتحول كامل داخل غلاف الشرنقة، والشرانق لا تأكل. لذا فإن الأحماض الأمينية اليرقية التي انتهى بها المطاف في البروتينات الريبوزومية للبالغين لا بد أنها خُزنت في مكان ما خلال التحول، وأي شيء احتفظ بها لا بد أنه كان حساساً لكمية البروتين التي أكلتها اليرقات.

ذهب الفريق للبحث عن بروتين يستجيب للنظام الغذائي اليرقي وينجو إلى مرحلة البلوغ. ووجدوه.

كان بروتيناً يسمى بروتين مصل اليرقات 2، أو Lsp2. تخزنه اليرقات كخزان للتحول عندما تتوقف عن الأكل. يقول أوباتا: "يعبر الذباب عن هذا Lsp2 بكثافة كبيرة في الحياة المبكرة". "وكنا نعلم أن هناك بعض الانتقال لهذا البروتين Lsp2".