水果放久腐爛，果蠅不請自來，這一行為背后有一整套精密和復雜的調(diào)控機制。浙江大學生命科學研究院王立銘課題組，通過在實驗室中重現(xiàn)果蠅的覓食行為，第一次在動物中發(fā)現(xiàn)了一種調(diào)控覓食行為的分子蟑胺（octopamine），沒有這種分子，果蠅即使餓了也不會去找吃的。這為我們揭開了關(guān)于“吃”的奧秘的冰山一角。
    
    相關(guān)論文于2015年4月7日在線發(fā)表于PNAS(美國科學院院刊）上。浙大生命科學研究院的碩士研究生楊哲、博士研究生于悅和美國加州大學伯克利分校分子與細胞生物學系的Vivian Zhang 是論文的共同第一作者，王立銘為通訊作者。
    
    怎么知道果蠅餓了？
    
    當你感到饑餓，你會有點抓狂或者直奔食堂，平時不愛吃的食物，也許會覺得特別香。“我們實驗室關(guān)心的最大的問題，就是動物如何感知餓以及餓了之后會干什么。”王立銘說，這個過程至少包含兩個獨立的步驟：一，是大腦檢測到體內(nèi)的生物信號，判斷出體內(nèi)的能量或者營養(yǎng)物質(zhì)不足了；二，由此引發(fā)的情緒和行動上的反應。
    
    果蠅是科學家們最為青睞的模式生物之一。之前發(fā)達的遺傳學研究已經(jīng)讓科學家能自由“改造”果蠅的基因和神經(jīng)元，用來探究生命機制。那么問題來了，我們怎么判斷果蠅餓了？人類和果蠅語言不通，必須找到一種表征“餓”的行為。
    
    論文第一作者之一楊哲介紹，課題組選擇了“覓食”（foraging）作為判斷標志。覓食有三項關(guān)鍵特征：活動性增強，目的性明顯，伴隨策略選擇。這三條，在課題組建立的果蠅“饑餓模型”上都一一滿足。特別有趣的是，果蠅也和人類一樣，肚子飽的時候行為相對理性，而饑腸轆轆的果蠅大規(guī)模出現(xiàn)了“饑不擇食”的行為。
    
    果蠅“懶人吃餅”
    
    通過一系列高通量篩選的方法，科學家找到了一種神經(jīng)遞質(zhì)——蟑胺，這種分子在結(jié)構(gòu)上與人體的去甲腎上腺素極其相似。“我們發(fā)現(xiàn)，沒有蟑胺，饑餓的果蠅就不會發(fā)生覓食行為，即使它們的身體機能上是完整和正常的，沒有運動障礙，但唯一不同的是，它們餓了也不會增強活動性，不會去覓食。”另一共同第一作者于悅說，蟑胺就是饑餓引發(fā)的覓食行為的一個關(guān)鍵分子。
    
    “但更加有趣的是。我們發(fā)現(xiàn)，果蠅還是會餓。”王立銘介紹，課題組的研究人員將食物放進果蠅的嘴巴，果蠅還是會張口，而且食欲比吃飽的果蠅大得多，也就是說，如果以進食（feeding）為指標的話，它們還是會覺得餓。”這有點像中國民間“懶人吃餅”故事的主角，那個懶到家甚至連腦袋都懶得轉(zhuǎn)一下的懶人，只吃了嘴邊的那部分餅，最終還是餓死了。
    
    “滿地找吃”與“吃得很撐”或許是兩碼事
    
    餓了就會滿地找吃的，這是生物世界最正常不過的事。但是王立銘課題組的最新研究，為我們揭示了“覓食”與“進食”背后更加豐富的內(nèi)涵。“就大眾而言，我們通常認為饑餓是通過一個單一的神經(jīng)中樞檢測到，并引發(fā)一系列情緒和行為。”但我們的研究提示了，至少在果蠅里，當大腦感受到饑餓的時候，引發(fā)覓食和引發(fā)攝食可能是完全獨立的兩套體系。蟑胺的缺失，阻斷了果蠅的‘覓食行為，但并沒有阻斷它的攝食行為。“就像兩個神經(jīng)‘泵’，一個被破壞，另一個還能正常運行。”
    
    人的大腦是一套極其精密的運行系統(tǒng)，王立銘說，對于吃的研究，實際上是在研究我們的大腦如何檢測身體內(nèi)部的信號并作出一系列反應。果蠅中的發(fā)現(xiàn)確實可以幫助我們進一步理解人類的大腦，理解我們?nèi)绾胃械金囸I，如何決定在什么時間、什么地點吃什么樣的食物；以及我們?yōu)槭裁磳γ牢兜恼T惑難以抵擋，又該如何保持健康和合理的飲食習慣。
    
    “盡管小小的果蠅和人類之間存在巨大的差別，但是如何感覺饑餓、如何尋找食物應該是保證動物生存繁衍的基本機能，可能存在進化路徑上高度保守的調(diào)控機理。”王立銘說。在接下來的研究中，他的實驗室將進一步展開關(guān)于果蠅覓食行為的研究，希望能徹底闡明果蠅大腦感受機體代謝水平、并相應調(diào)節(jié)行為的機理。“期待這一研究能夠幫助我們更好地理解人類大腦，并在有朝一日幫助我們理解包括厭食癥和貪食癥在內(nèi)的相關(guān)代謝疾病的致病機理。”
    
    （文 周煒/攝影 盧紹慶）