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betway必威官网手机版:为什么会感到饿,小果蝇

来源:http://www.abirdfarm.com 作者:betway必威官网手机版 时间:2019-08-31 00:05

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。

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betway必威官网手机版:为什么会感到饿,小果蝇如何找吃的。水果放久腐烂,果蝇不请自来,这一行为背后有一整套精密和复杂的机制。浙江大学生命科学研究院王立铭课题组,通过在实验室中重现果蝇的觅食行为,第一次在动物中发现了一种调控觅食行为的分子蟑胺,没有这种分子,果蝇即使饿了也不会去找吃的。这为我们揭开了关于“吃”的奥秘的冰山一角。当你感到饥饿时,平时不爱吃的食物,也会觉得特别香。“我们实验室关心的最大的问题,就是动物如何感知饿以及饿了之后会干什么。”王立铭说,这个过程至少包含两个独立的步骤:一是大脑检测到体内的生物信号,判断出体内的能量或者营养物质不足了;二是由此引发的情绪和行动上的反应。果蝇是科学家们最为青睐的模式生物之一。怎么判断果蝇饿了?课题组选择了“觅食”作为判断标志。觅食有三项关键特征:活动性增强,目的性明显,伴随策略选择。这三条,在课题组建立的果蝇“饥饿模型”上都一一满足。特别有趣的是,果蝇也和人类一样,肚子饱的时候行为相对理性,而饥肠辘辘的果蝇大规模出现了“饥不择食”的行为。科研人员找到了一种神经递质——蟑胺,这种分子在结构上与人体的去甲肾上腺素极其相似。“我们发现,没有蟑胺,饥饿的果蝇就不会发生觅食行为,即使它们的身体机能上是完整和正常的,没有运动障碍。”科研人员判断,蟑胺就是饥饿引发的觅食行为的一个关键分子。对研究人员来说,这个最新研究还揭示了“觅食”与“进食”背后更加丰富的内涵。“通常认为饥饿是通过一个单一的神经中枢检测到,并引发一系列情绪和行为。但我们的研究提示,至少在果蝇里,当大脑感受到饥饿的时候,引发觅食和引发摄食可能是完全独立的两套体系。蟑胺的缺失,阻断了果蝇的觅食行为,但并没有阻断它的摄食行为。就像两个神经‘泵’,一个被破坏,另一个还能正常运行。”王立铭说。王立铭说,对于吃的研究,实际上是在研究人脑如何检测身体内部的信号并作出一系列反应。果蝇中的发现确实可以帮助我们进一步理解人类的大脑,理解我们如何感到饥饿,如何决定在什么时间、什么地点吃什么样的食物;以及我们为什么对美味的诱惑难以抵挡,又该如何保持健康和合理的饮食习惯。“尽管小小的果蝇和人类之间存在巨大的差别,但是如何感觉饥饿、如何寻找食物应该是保证动物生存繁衍的基本机能,可能存在进化路径上高度保守的调控机理。”王立铭说,期待这一研究能够帮助我们更好地理解人类大脑,并有朝一日帮助理解包括厌食症和贪食症在内的相关代谢疾病的致病机理。(周炜)2015-05-25

betway必威官网手机版:为什么会感到饿,小果蝇如何找吃的。浙江大学科学家在国际上率先发现了动物体内一种调控觅食行为的分子,实验表明,若没有这种分子,果蝇即使饿了也不会去找吃的。相关成果今天在线发表于美国科学院院刊(PNAS)上。浙大生命科学研究院王立铭教授介绍,课题组发现的这一名为“蟑胺”的神经递质是饥饿引发的觅食行为的一个关键分子,其在结构上与人体的去甲肾上腺素极其相似。课题组发现,缺失蟑胺时,饥饿的果蝇不会发生觅食行为,即使它们的身体机能上是完整和正常的。而此时如果试图将食物放进果蝇的嘴巴,果蝇还是会张口,而且食欲比吃饱的果蝇大得多,说明它还是感到饿。专家表示,这项发现揭示了“觅食”与“进食”背后更加丰富的内涵。我们通常认为饥饿是通过一个单一的神经中枢检测到,并引发一系列情绪和行为。但浙大科学家的研究提示,至少对果蝇而言,当大脑感受到饥饿时,引发觅食和引发摄食可能是完全独立的两套体系。蟑胺的缺失,阻断了果蝇的觅食行为,但并没有阻断它的摄食行为,就像两个神经“泵”,一个被破坏,另一个还能正常运行。王立铭认为,如何感觉饥饿、如何寻找食物是保证动物生存繁衍的基本机能,其调控机理的进化路径可能是非常保守的,因此在果蝇身上获得的发现也可以帮助我们进一步理解人类的大脑,并有望帮助科学家揭示包括厌食症和贪食症在内的相关代谢疾病的致病机理。(2015-04-08)

水果放久腐烂,果蝇不请自来,这一行为背后有一整套精密和复杂的调控机制。浙江大学生命科学研究院王立铭课题组,日前通过在实验室中重现果蝇的觅食行为,第一次在动物中发现了一种调控觅食行为的分子蟑胺。没有这种分子,果蝇即使饿了也不会去找吃的。该研究揭开了关于“吃”的奥秘的冰山一角,相关成果在线发表于美国《国家科学院院刊》。

坐在上午最后一节课的教室里,饥肠辘辘坐立不安恨不得一步冲到食堂;肚子咕咕叫的时候,翻箱倒柜找出藏在角落的半块巧克力……这样的切身经历,相信大家一定都有过。

水果放久腐烂,果蝇不请自来,这一行为背后有一整套精密和复杂的调控机制。浙江大学生命科学研究院王立铭课题组,通过在实验室中重现果蝇的觅食行为,第一次在动物中发现了一种调控觅食行为的分子蟑胺(octopamine),没有这种分子,果蝇即使饿了也不会去找吃的。这为我们揭开了关于“吃”的奥秘的冰山一角。相关论文于2015年4月7日在线发表于PNAS(美国科学院院刊)上。浙大生命科学研究院的硕士研究生杨哲、博士研究生于悦和美国加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系的Vivian Zhang 是论文的共同第一作者,王立铭为通讯作者。怎么知道果蝇饿了?当你感到饥饿,你会有点抓狂或者直奔食堂,平时不爱吃的食物,也许会觉得特别香。“我们实验室关心的最大的问题,就是动物如何感知饿以及饿了之后会干什么。”王立铭说,这个过程至少包含两个独立的步骤:一,是大脑检测到体内的生物信号,判断出体内的能量或者营养物质不足了;二,由此引发的情绪和行动上的反应。果蝇是科学家们最为青睐的模式生物之一。之前发达的遗传学研究已经让科学家能自由“改造”果蝇的基因和神经元,用来探究生命机制。那么问题来了,我们怎么判断果蝇饿了?人类和果蝇语言不通,必须找到一种表征“饿”的行为。论文第一作者之一杨哲介绍,课题组选择了“觅食”(foraging)作为判断标志。觅食有三项关键特征:活动性增强,目的性明显,伴随策略选择。这三条,在课题组建立的果蝇“饥饿模型”上都一一满足。特别有趣的是,果蝇也和人类一样,肚子饱的时候行为相对理性,而饥肠辘辘的果蝇大规模出现了“饥不择食”的行为。果蝇“懒人吃饼”通过一系列高通量筛选的方法,科学家找到了一种神经递质——蟑胺,这种分子在结构上与人体的去甲肾上腺素极其相似。“我们发现,没有蟑胺,饥饿的果蝇就不会发生觅食行为,即使它们的身体机能上是完整和正常的,没有运动障碍,但唯一不同的是,它们饿了也不会增强活动性,不会去觅食。”另一共同第一作者于悦说,蟑胺就是饥饿引发的觅食行为的一个关键分子。“但更加有趣的是。我们发现,果蝇还是会饿。”王立铭介绍,课题组的研究人员将食物放进果蝇的嘴巴,果蝇还是会张口,而且食欲比吃饱的果蝇大得多,也就是说,如果以进食(feeding)为指标的话,它们还是会觉得饿。”这有点像中国民间“懒人吃饼”故事的主角,那个懒到家甚至连脑袋都懒得转一下的懒人,只吃了嘴边的那部分饼,最终还是饿死了。“满地找吃”与“吃得很撑”或许是两码事饿了就会满地找吃的,这是生物世界最正常不过的事。但是王立铭课题组的最新研究,为我们揭示了“觅食”与“进食”背后更加丰富的内涵。“就大众而言,我们通常认为饥饿是通过一个单一的神经中枢检测到,并引发一系列情绪和行为。”但我们的研究提示了,至少在果蝇里,当大脑感受到饥饿的时候,引发觅食和引发摄食可能是完全独立的两套体系。蟑胺的缺失,阻断了果蝇的‘觅食行为,但并没有阻断它的摄食行为。“就像两个神经‘泵’,一个被破坏,另一个还能正常运行。”人的大脑是一套极其精密的运行系统,王立铭说,对于吃的研究,实际上是在研究我们的大脑如何检测身体内部的信号并作出一系列反应。果蝇中的发现确实可以帮助我们进一步理解人类的大脑,理解我们如何感到饥饿,如何决定在什么时间、什么地点吃什么样的食物;以及我们为什么对美味的诱惑难以抵挡,又该如何保持健康和合理的饮食习惯。“尽管小小的果蝇和人类之间存在巨大的差别,但是如何感觉饥饿、如何寻找食物应该是保证动物生存繁衍的基本机能,可能存在进化路径上高度保守的调控机理。”王立铭说。在接下来的研究中,他的实验室将进一步展开关于果蝇觅食行为的研究,希望能彻底阐明果蝇大脑感受机体代谢水平、并相应调节行为的机理。“期待这一研究能够帮助我们更好地理解人类大脑,并在有朝一日帮助我们理解包括厌食症和贪食症在内的相关代谢疾病的致病机理。”(文 周炜/摄影 卢绍庆)

王立铭介绍说,他们关心的最大问题是动物如何感知饿以及饿了之后会干什么。而这个过程至少包含两个独立的步骤:一是大脑检测到体内的生物信号,判断出体内的能量或者营养物质不足了;二是由此引发的情绪和行动上的反应。

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。

果蝇是科学家最为青睐的模式生物之一。之前的遗传学研究已让科学家能自由“改造”果蝇的基因和神经元,用来探究生命机制。而在判断果蝇饿了这一问题上,由于人类和果蝇语言不通,必须找到一种表征“饿”的行为。

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。

据论文第一作者之一杨哲介绍,课题组选择了“觅食”作为判断标志。觅食有3项关键特征:活动性增强、目的性明显、伴随策略选择。这三条在课题组建立的果蝇“饥饿模型”上都一一满足。研究发现,果蝇也和人类一样,肚子饱时的行为相对理性,而饥肠辘辘的果蝇大多出现“饥不择食”的行为。

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(像不像饥饿版的阿甘?)。

通过一系列高通量筛选的方法,科学家找到了一种神经递质——蟑胺。这种分子在结构上与人体的去甲肾上腺素极其相似。“我们发现,没有蟑胺,饥饿的果蝇就不会发生觅食行为,即使它们的身体在机能上是完整和正常的,没有运动障碍。唯一不同的是,它们饿了也不会增强活动性,不会去觅食。”另一共同第一作者于悦说,蟑胺就是饥饿引发的觅食行为的一个关键分子。

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。由此看来,这种“焦急奔走”的状态,确实就是果蝇们在饿肚子时本能的觅食反应了。

“但更有趣的是,我们发现果蝇还是会饿。”王立铭介绍说,课题组将食物放进果蝇嘴巴,果蝇还是会张口,而且食欲比吃饱的果蝇大得多。也就是说,如果以进食为指标的话,它们还是会觉得饿。“这有点像中国民间‘懒人吃饼’故事的主角。那个懒到家甚至连脑袋都懒得转一下的懒人,只吃了嘴边的那部分饼,最终还是饿死了。”

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(Octopamine)。这种分子最早在章鱼的唾液腺中被发现[2],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。

此项研究揭示了“觅食”与“进食”背后更加丰富的内涵。“我们通常认为饥饿是通过一个单一的神经中枢检测到的,并引发一系列情绪和行为。但我们的研究提示,至少对果蝇来说,当大脑感受到饥饿时,引发觅食和引发摄食的可能是完全独立的两套体系。”王立铭表示,蟑胺的缺失阻断了果蝇的“觅食行为,但并没有阻断其摄食行为。就像两个神经‘泵’,一个被破坏,另一个还能正常运行”。

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。

王立铭介绍说,接下来实验室将进一步开展关于果蝇觅食行为的研究,希望能彻底阐明果蝇大脑感受机体代谢水平并相应调节行为的机理。“期待这一研究能帮助我们更好地理解人类大脑,并在有朝一日帮助我们理解包括厌食症和贪食症在内的相关代谢疾病的致病机理。”

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。(编辑:窗敲雨)

betway必威官网手机版 4研究团队工作照。图片来自:news.zju.edu.cn

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参考资料:

  1. Octopamine mediates starvation-induced hyperactivity in adult Drosophila

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