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      生物學家揭示了調(diào)節(jié)動物感知溫度變化速率的能力的分子機制
      
			
      
				2019-01-12 09:55:08
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      在關于青蛙的經(jīng)典實驗中，科學家們發(fā)現(xiàn)，當水溫逐漸上升時，兩棲動物逃離危險熱水的沖動明顯減少。事實上，許多動物對溫度的敏感性- 包括人類 - 同樣受到增加率的影響。然而，究竟為什么還沒有被理解。為了揭示這一現(xiàn)象，加州大學圣塔芭芭拉分校教授克雷格·蒙特爾和研究生羅俊杰和魏申開發(fā)了果蠅幼蟲作為模型，揭示了動物對溫度快速和緩慢上升的不同行為反應的機制。
      

      生物學家揭示了調(diào)節(jié)動物感知溫度變化速率的能力的分子機制
      

      研究人員發(fā)現(xiàn)，25華氏度的快速溫度變化引起果蠅幼蟲的扭體反應。然而，當溫度逐漸升高時，反應的動物要少得多，而對于那些動物，則平均閾值溫度顯著升高。該團隊的研究結果發(fā)表在Nature Neuroscience雜志上。
      

      “我們對動物如何感知溫度的大幅度和突然升高有很多了解，”加州大學海洋學院分子，細胞和發(fā)育生物學系的Patricia和Robert Duggan神經(jīng)科學教授Montell說。“他們通過啟動逃避反應來應對有害的熱量。但是當變化真的很慢時，動物對相同的高溫如此敏感呢?”
      

      這個問題的答案原來分為兩部分。首先，Montell和他的團隊確定了大腦中負責感知溫度變化速率的熱感覺神經(jīng)元，這有助于確定潛在的分子機制。
      

      “當溫度發(fā)生真正的快速變化時，你需要保護大腦，特別是蠅幼蟲，因為它們是冷血的，它們的體溫與外界平衡，”蒙特爾解釋說。“如果他們的大腦感到溫度迅速升高，那就會刺激扭動反應。”
      

      其次，研究人員發(fā)現(xiàn)，對快速增加的熱量的快速反應取決于瞬態(tài)受體電位(TRP)通道。細胞溫度傳感器(一種叫做TRPA1的蛋白質(zhì))的激活不僅僅是絕對溫度的函數(shù)，而是取決于溫度變化的速率。如果溫度升高很快，TRPA1會迅速開啟并激發(fā)那些熱感覺大腦神經(jīng)元。當溫度緩慢升高時，TRPA1活性降低。
      

      “有一種反饋機制可以在開啟時盡快關閉這種蛋白質(zhì)，”蒙特爾說。“當它快速打開時，它會刺激通道產(chǎn)生扭曲反應。但是當過程緩慢發(fā)生時，開關機構會相互抵消。”科學家認為，感知溫度變化速率的能力是一種關鍵的生存機制，它允許動物在太晚之前快速響應并逃離有害的熱量景觀。
      

      “我們認為其他動物也會出現(xiàn)類似的機制 - 例如青蛙，”蒙特爾說。“可能相關機制也影響人類對溫度敏感的TRP通道。最終，如果跨物種保守的共同機制，我們的研究結果可以提供對不同動物如何適應溫度變化率的見解。”
      
			

			
        
      
			
      
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