研究揭示群养降低动物打架分子和细胞机理

上一篇 / 下一篇  2011-06-23 16:22:09

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  社会经历可以影响动物行为。比如,多数动物,独养和群养影响争斗性。独养长大的雄性相遇时打架多,群养长大的动物打架相对较少。

  这些现象,较为人们所熟知,知其然。而科学们希望知其所以然,就会问:社会经历如何影响行为?群养和独养动物打架为什么有差别?

  饶毅实验室研究生周传于2008年在《自然—神经科学》(Nature Neuroscience)发表的一篇论文,发现神经递质分子鱆胺对打架很重要,还附带提到:群养和单养也影响果蝇打架。

  2011年6月19日,《自然—神经科学》(Nature Neuroscience)在线发表刘薇薇、梁新华等的论文,对果蝇打架的进一步研究,由饶毅、张建旭、杨震三个实验室合作开展。

  他们发现:群养通过果蝇之间发送一个称为cVA的挥发性外激素分子,作用于另一果蝇的嗅觉系统,通过后者含Or65a受体的神经细胞,从而抑制打架。

  这些结果有助于理解群养社会经历对动物打架的影响,也提示了第一个可以用来减低打架的化学分子。

  在神经生物学上,他们还有一个有趣的发现:短时间急性给予cVA通过Or67d增加果蝇打架,而长时间慢性给予cVA激活Or65a神经元而减少打架。也就是说,同一个外激素分子,在不同时程作用于不同受体细胞,最后起相反的作用。

  他们的分析还发现,cVA的作用,除了需要感觉神经元输入,还需要第二级信息处理区域的中间神经元,才能介导cVA对打架的抑制。

  外激素是同种动物个体之间进行交流的重要信号分子。在调节动物生理和行为方面起着重要作用。果蝇的外激素主要是分布在表皮的烃类物质。cVA化学全名为11-cis-vaccenyl acetate,是雄果蝇特异的外激素。以前知道它通过Or67d刺激雄性打架、诱导雌性接受雄性、抑制雄性对雄性的交配企图,没有预计它还能抑制雄性打架,现在知道它能抑制和增加雄性打架靠的是不同的时程和受体神经元。

  饶毅实验室刘薇薇和梁新华实验发现cVA的时程不同,对打架的作用相反,而且用的受体神经元不同。当Or67d嗅觉神经元被杀死或是暂时失活,果蝇的攻击水平大大降低;而及时升高Or67d嗅觉神经元的活性则可以使果蝇更好斗。另一方面,长时程cVA曝露 会抑制雄蝇的打架。单独饲养的雄蝇比群养的雄蝇更加好斗;但单养的雄蝇如果长期接触到群体雄蝇的气味,他们的攻击水平会降低。由于cVA是唯一已知的成年雄蝇特异的挥发性的外激素。刘薇薇和梁新华检测cVA会不会参与群养对打架的影响。她们发现,长期cVA曝露会抑制果蝇打架。进一步实验表明,Or65a 嗅觉神经元介导了cVA减少打架的作用。在长时程cVA曝露期阻断Or65a嗅觉神经元的递质传递,就会去除到长时程cVA的打架抑制效应。在单养的果蝇中,如果人为地长期升高Or65a嗅觉神经元的活性,可以模拟cVA长期曝露的效果,使果蝇的攻击水平降低。

  Or67d和Or65a这两条嗅觉通道可能存在着由中间神经元介导的侧向抑制作用,刘薇薇、梁新华的实验表明位于果蝇嗅叶的中间神经元确实参与到了果蝇攻击行为可塑性的调节当中。中间神经元到底怎样介导了这两个嗅觉通道之间的侧向抑制?目前并不清楚。

  高等动物,包括人,群养长大的也比独养长大的冲突少,其生物学机理不明,起作用的分子、细胞就更不清楚。

  行为和遗传学实验由刘薇薇和梁新华进行。刘薇薇是北京师范大学在饶毅实验室的研究生,梁新华是中国科学院上海神经所在饶毅实验室的研究生。中国科学院动物所张建旭研究员和他的学生张瑶华通过气相色谱-质谱检测果蝇体表外激素的含量以及雌雄差别。北大化学系的杨震教授和他的学生龚建贤化学合成cVA。

  研究获得科技部、北京市科委支持。


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