來(lái)自葡萄牙里斯本的Champalimaud未知中心(CCU)的神經(jīng)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，位于果蠅長(zhǎng)鼻中的特定味覺(jué)神經(jīng)元賦予對(duì)蛋白質(zhì)的渴望。發(fā)表在eLife雜志上的研究結(jié)果可能是防止某些昆蟲傳播的人類疾病傳播的一個(gè)步驟。

研究小組已經(jīng)證明，當(dāng)果蠅被剝奪了無(wú)法合成的必需氨基酸時(shí)，它們就會(huì)產(chǎn)生對(duì)蛋白質(zhì)的渴望。但所涉及的神經(jīng)元機(jī)制尚不清楚。在這項(xiàng)新研究中，Carlos Ribeiro，Kathrin Steck和Samuel Walker表明，這涉及味覺(jué)系統(tǒng)的變化，并確定了蛋白質(zhì)渴望所必需的兩組神經(jīng)元。

該小組開(kāi)始尋找感覺(jué)神經(jīng)元，這些神經(jīng)元解釋了當(dāng)剝奪氨基酸時(shí)蒼蠅對(duì)酵母的渴望。“第一步是系統(tǒng)地沉默蒼蠅中的不同神經(jīng)元，尋找那些在關(guān)閉時(shí)消除蛋白質(zhì)剝奪的蒼蠅對(duì)酵母的胃口的神經(jīng)元，”Ribeiro解釋說(shuō)。

作者發(fā)現(xiàn)沉默特定的味覺(jué)神經(jīng)元抑制了蒼蠅對(duì)酵母的食欲。甚至在蛋白質(zhì)需求達(dá)到最高時(shí)也是如此 - 在這部分研究中使用的雌性交配，因此對(duì)蛋的生產(chǎn)有很大的蛋白質(zhì)需求。

實(shí)際上，科學(xué)家們確定了昆蟲酵母食欲中涉及的兩組不同的味覺(jué)神經(jīng)元，一個(gè)位于長(zhǎng)鼻外側(cè)，一個(gè)位于其內(nèi)表面。然后，他們通過(guò)在完全發(fā)揮功能時(shí)記錄它們的活動(dòng)來(lái)確認(rèn)所識(shí)別的味覺(jué)神經(jīng)元的作用。“我們發(fā)現(xiàn)，在氨基酸剝奪的蒼蠅中，如果你將酵母放在舌頭上，你會(huì)看到那些味覺(jué)神經(jīng)元對(duì)酵母的特異反應(yīng)，”里貝羅說(shuō)。

Ribeiro指出：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，在用缺乏氨基酸的飲食喂養(yǎng)蠅后，這些味覺(jué)神經(jīng)元對(duì)酵母的反應(yīng)增加了。”該小組并沒(méi)有預(yù)料到，在感官處理的早期階段就會(huì)發(fā)生這種依賴饑餓的變化，即在舌頭的尖端。“在酵母的存在下，神經(jīng)元變得對(duì)酵母非常敏感，并且它們非常強(qiáng)烈地燃燒”。

根據(jù)Ribeiro的說(shuō)法，這意味著這些特定的長(zhǎng)鼻神經(jīng)元使酵母的味道更好于缺乏氨基酸的動(dòng)物，從而解釋了它們對(duì)酵母的渴望。“這些神經(jīng)元改變了果蠅看世界的方式，”他指出。

除了氨基酸狀態(tài)外，果蠅對(duì)蛋白質(zhì)的渴望受其交配狀態(tài)的影響。這是因?yàn)樵诖菩陨n蠅交配后，它們開(kāi)始產(chǎn)卵，這取決于攝入蛋白質(zhì)。里貝羅說(shuō)：“懷孕的雌性果蠅比原始雌性吃更多的蛋白質(zhì)，因?yàn)樗鼈冃枰a(chǎn)卵。”

令人驚訝的是，研究小組發(fā)現(xiàn)蒼蠅的繁殖狀態(tài)對(duì)味覺(jué)神經(jīng)元的活動(dòng)沒(méi)有影響，無(wú)論它們是氨基酸飽食還是缺乏。里貝羅說(shuō)：“這是最早的研究之一，表明交配改變了蒼蠅在不同大腦水平上品嘗世界的方式”，而不是舌頭的水平。這很重要，因?yàn)樵S多內(nèi)部狀態(tài)會(huì)影響行為，但目前尚不清楚大腦是如何將這些信號(hào)整合起來(lái)產(chǎn)生特定行為的。

研究小組進(jìn)一步表明，這兩組神經(jīng)元中的每一組都調(diào)節(jié)了昆蟲攝食行為的不同部分。Ribeiro說(shuō)，這種新穎的結(jié)果只能通過(guò)CCU實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的“flyPAD”技術(shù)實(shí)現(xiàn)。“flyPAD讓我們可以非常準(zhǔn)確地看到動(dòng)物的食用方式，”他解釋道。“它使用的是iPad或iPhone中的觸摸屏技術(shù)。”

更具體地說(shuō)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)鼻外部的味覺(jué)神經(jīng)元負(fù)責(zé)引起進(jìn)食行為，而內(nèi)部的味覺(jué)神經(jīng)元?jiǎng)t維持了進(jìn)食行為。“第一組讓蒼蠅開(kāi)始吃酵母，第二組讓它繼續(xù)吃它，”Ribeiro總結(jié)道。

如果類似的味覺(jué)神經(jīng)元也在蚊子的蛋白質(zhì)渴望中起作用，這可能對(duì)控制瘧疾和其他由蚊子傳播的疾病有影響。在大多數(shù)情況下，蚊子生活在花蜜上。只有雌性才能咬動(dòng)物和人類，因?yàn)樗鼈冃枰褐械牡鞍踪|(zhì)來(lái)產(chǎn)卵。

Ribeiro說(shuō)：“如果蚊子的味覺(jué)神經(jīng)元與蒼蠅的味道相似，那么阻止雌性蚊子中的味覺(jué)神經(jīng)元的化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)抵消這種渴望，從而阻止瘧疾寄生蟲從昆蟲傳播到人體。“這將有助于阻止許多致命疾病的傳播。”