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两位研究生发表Nature子刊:“温水煮青蛙”的奥秘

2016.10.25

  “温水煮青蛙”的故事应该很多人都听过,这是一个经典的青蛙实验,科学家们发现在温度变化很慢的时候动物对温度的敏感性就会降低。事实上包括人在内的许多动物都有这个特点,但是这到底是为什么呢?

  为了解析这一现象背后的分子机制,来自加州大学圣塔芭芭拉分校的Craig Montell教授带领他的两位研究生:罗俊杰(Junjie Luo,音译)和沈伟(Wei Shen,音译)利用他们研发果蝇幼虫模型,揭示出了动物为何会在快速升温和慢速升温中表现出不同的行为。

  这一研究成果公布在10月24日的Nature Neuroscience杂志上。研究人员发现迅速的25华氏温度的变化会引起果蝇幼虫扭体反应。然而,当温度升高得很慢的时候,动物反应就会减少。

  “我们了解不少关于动物对温度突然大变化的反应,它们会启动逃生应答来对有害高温做出反应,但是这些动物为何会对同样的高温,只是升高的慢一些的温度变化做出不同的反应呢?”UCSB神经科学教授Montell说。

  答案就是两部分机制。

  首先,Montell等人在大脑中发现了温度感知神经元,主要负责感知温度变化率,“当温度出现剧烈变化的时候,就会出现大脑保护,尤其对于果蝇幼虫来说,因为它们是冷血动物,体温与外部温度保持平衡。如果它们的大脑感知到了温度快速增加,就会刺激扭体反应”,Montell解释道。

  其次,研究人员发现对快速升温的迅速应答取决于瞬时受体电位 (TRP) 通道,细胞温度感应器: TRPA1 蛋白的激活并不仅仅由绝对温度决定,同样也取决于温度变化率。如果温度升高较快,TRPA1 就会快速开启,激活大脑温度感知神经元。当温度慢慢升高时,TRPA1不太活跃。

  “机体内有一种反馈机制能快速开启和关闭这种蛋白,”Montell说,“但它快速开启时,就能刺激通路引发扭体反应。但当这个过程(温度变化)慢慢发生时,开启和关闭机制就会相互抵消。”

  科学家们认为感知温度变化率的这种感知能力对于动物快速应答,逃避有害温度非常重要。

  “我们认为其它动物也具有类似的机制,如青蛙,同样在人体内也可能存在相关机制,影响温度敏感TRP通道。最终如果这被证明是一个保守的通用机制,那么我们的这一发现将会为动物如何适应温度变化率提出分子机制。”

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