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果蝇知道该喝什么“酒”

2013.12.19

  通常,果蝇的幼虫在含有合适的酒精浓度食物中生长,会更健康,体型更大,并且能够更好地防止寄生虫寄生。作为它们的父母,成年果蝇也知道什么样的酒精浓度最适合后代生存,在产卵的时候为其选择最佳的酒精浓度,以保障后代健康生长。

  成年果蝇的这一偏好机制,日前被研究者揭示,研究人员表示,果蝇大脑中有两种不同的神经通路机制帮助它们寻找酒精浓度最佳的食物。这确保了为什么它们总是被烂水果或空啤酒桶吸引而不是伏特加或杜松子酒之类的。这项研究发表在最近的《美国科学院院刊》(PNAS)上。

  美国弗吉尼亚州霍华德•休斯医学研究所分子生物学家Ulrike Heberlein是这项研究工作的主导者。他们发现在果蝇寻找酒精浓度最佳的食物时,它们的大脑中所有的神经元都会释放一种神经递质——多巴胺,PAM 和PPM3神经元会激励果蝇外出寻找含酒精的食物,而PPL1神经元则会抑制它们饮食酒精浓度过高的食物,因为这对它们的后代来说是有害的。因此,果蝇大脑中这一组作用相反的神经元,帮助它们找到酒精浓度最佳的食物位点,以待产卵,孵化出幼虫。

  “果蝇的神经元对酒精浓度异常敏锐,它们能够区分3%和5%的酒精浓度,”Heberlein说,“而它们最喜欢的是酒精浓度为5%的食物。”

  Heberlein 的研究团队还对果蝇大脑中有关于酒精浓度偏好区域进行了研究。趋向酒精的PAM神经元和抑制酒精的PPL1神经元均在果蝇大脑的蕈形体中,而趋向酒精的 PPM3神经元则活跃在椭球体中。果蝇大脑的这两个区域均会影响它们的判断和记忆能力,且蕈形体中的神经元甚至还参与了果蝇对酒精激励的记忆,加强对它们这一浓度的偏好。

  加拿大女王大学(Queen’s University)的分子生物学家William Bendena说,这项出色的研究工作是剖析特定的神经回路影响行为的经典案例。今年早些时候,也发表了一项使用相同技术的研究,该研究绘制出多巴胺能增加果蝇的侵略性。

  “事实上,果蝇的这些神经元均与奖励或惩罚有关,远比它们学习和记忆的神经元复杂得多,”Heberlein说,“通过分析这个简单的产卵地点选择实验,我们能很快地绘制出果蝇的奖赏神经回路来。”

  Bendena表示,对这一组作用相反的神经元研究,可应用于其他昆虫甚至人类身上,它能在大脑有关成瘾为何覆盖理性决策方面有所帮助。“多巴胺是奖励动机中一个关键的成分,许多类型的成瘾均与它有关,希望有一天通过这项研究,能够发现可干预成瘾的新药物。”

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