小果蝇如何找吃的?

作者: 王立铭

来源: 果壳

发布日期: 2015-04-11

浙江大学王立铭教授研究组发现与果蝇觅食密切相关的化学物质章鱼胺,揭示了果蝇在饥饿时的觅食行为及其背后的化学物质基础,为理解动物觅食行为的生理机制提供了新视角。

2015年菠萝化学奖颁给了来自浙江大学的王立铭教授研究组,以表彰他们发现了一种与果蝇觅食密切相关的化学物质——章鱼胺。为什么这样的研究都可以发表?它又是凭什么能获得菠萝科学奖呢?这篇解读将会揭晓答案。

吃饭不仅是生活中的头等大事,科学家们也对其中的种种过程颇感兴趣。生物学上把饥饿时候“上穷碧落下黄泉”寻找食物的行为叫做觅食行为,然而觅食行为到底由身体的哪一部分控制、有着怎样的生物化学基础,这一点却一直没有清晰的答案。

而我们的研究团队,就是为“吃”而生的——说得通俗一点,研究课题无非就是“为什么吃”、“吃嘛好”以及“吃多少”。为了解答“动物如何找饭吃”这个好玩也重要的问题,我们就在实验室里摆弄起了小小的果蝇。

在研究中我们发现,如果小果蝇一段时间吃不到食物,它们就不再顾得上安静地思考“蝇生”,而是开始在小管子里面着急地四处“飞奔”,试图寻找可以果腹的食物,甚至一直奔跑到饿死为止。接下来,如果这些疯狂寻找食物的果蝇们吃到了新的食物,它们又会重新恢复平静。哪怕是只有味道、实际不能提供营养的“食物替代品”,似乎也能让它们暂时获得安慰。

那么,这种反应背后,究竟有怎样的化学物质基础呢?

我们把研究的注意力集中到了一种神经信号分子上,那就是章鱼胺。这种分子最早在章鱼的唾液腺中被发现,它是去甲肾上腺素的“无脊椎动物版”,在昆虫的神经系统中也发挥着重要的作用。在用遗传学方法阻断了果蝇体内章鱼胺的合成之后,这些果蝇的觅食行为也会随之消失——即使断了粮,这些具有基因缺陷的小果蝇也不会燃起找食物的斗志,它们依然会像吃饱的果蝇一样表现出一副懒洋洋的样子。

不过,这些“懒”果蝇还没有忘了“饭来伸手”的基本生存技能。如果把食物摆到它们嘴边,这些“懒”果蝇依然会狼吞虎咽地吃个肚圆,饭量丝毫不比其他饿肚子的果蝇差,这不仅让人想起了民间故事里脖子上套饼的懒汉。而且,这些果蝇对食物的选择也和其他果蝇一样——在饿肚子时,它们都更偏爱热量高的食物,即使面对两种味道相似的食物,也可以从中挑出更能补充体力的那一种。

只不过,缺少觅食动力的果蝇们可能需要更长时间才能找到合适的选择。这个发现也说明,“找东西吃”与“吃东西”这两件事尽管看起来一气呵成,但它们其实是两个不同的过程,它们背后的生理机制也有差异。那么,究竟饥饿如何分别激活了“找东西吃”和“吃东西”的机制,又保证动物们能够足够机智,在有吃的时候放开肚皮吃饭,没吃的时候迈开脚步觅食呢?这就需要进一步研究进行探索了。

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