動(dòng)物如何知道午餐時(shí)間到了

研究人員揭示了安排進(jìn)餐時(shí)間及其與日常周期同步的分子機(jī)制。

東京都立大學(xué)的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)研究，利用果蠅來(lái)探索日常飲食模式的調(diào)節(jié)。他們發(fā)現(xiàn)卡西莫多(qsm)基因有助于使進(jìn)食與光/暗周期同步，但在持續(xù)黑暗的情況下不起作用。在這些條件下，基因時(shí)鐘(clk)和周期(cyc)維持進(jìn)食和禁食周期。

此外，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的其他“時(shí)鐘”使這些周期與晝夜變化同步。了解控制飲食周期的分子機(jī)制可以增強(qiáng)我們對(duì)動(dòng)物行為(包括人類(lèi)行為)的理解。

適應(yīng)環(huán)境暗示

動(dòng)物王國(guó)的許多成員每天大約在同一時(shí)間進(jìn)食。這是因?yàn)樾枰m應(yīng)環(huán)境的各個(gè)方面，包括光線的多少、溫度、食物的可用性、掠食者周?chē)臋C(jī)會(huì)，所有這些對(duì)于生存都至關(guān)重要。它對(duì)于有效的消化和新陳代謝也很重要，從而對(duì)于我們的整體健康也很重要。

果蠅規(guī)律進(jìn)食周期背后的分子機(jī)制

研究小組發(fā)現(xiàn)，qsm 調(diào)節(jié)光/暗周期的同步，而神經(jīng)元中的分子鐘在持續(xù)的黑暗中接管了這一角色。另一方面，clk/cyc 基因有助于保持進(jìn)食/禁食周期。圖片來(lái)源：東京都立大學(xué)

但如此廣泛的生物體如何知道何時(shí)進(jìn)食呢?一個(gè)重要因素是晝夜節(jié)律，這是動(dòng)物、植物、細(xì)菌和藻類(lèi)等多種生物體所共有的大約每天的生理周期。它充當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)奏行為的“主時(shí)鐘”。但動(dòng)物充滿(mǎn)了其他計(jì)時(shí)機(jī)制，稱(chēng)為“外周時(shí)鐘”，每種機(jī)制都有自己不同的生化途徑。這些可以通過(guò)外部因素(例如喂養(yǎng))來(lái)重置。但這些生物鐘控制動(dòng)物進(jìn)食行為的具體方式尚不清楚。

果蠅研究見(jiàn)解

現(xiàn)在，由東京都立大學(xué)安藤香苗副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用果蠅解決了這個(gè)問(wèn)題，果蠅是一種模式生物，反映了包括人類(lèi)在內(nèi)的更復(fù)雜動(dòng)物的許多特征。他們使用了一種稱(chēng)為 CAFE 測(cè)定的方法，通過(guò)微毛細(xì)管喂食果蠅，以準(zhǔn)確測(cè)量單個(gè)果蠅在不同時(shí)間的進(jìn)食量。首先，他們研究了蒼蠅如何將飲食習(xí)慣與光同步。

通過(guò)研究果蠅在光/暗周期中的進(jìn)食情況，之前的工作已經(jīng)表明，即使在核心生物鐘基因、周期(per)和永恒(tim)中引入突變，果蠅在白天也會(huì)進(jìn)食更多。相反，研究小組研究了卡西莫多(qsm)，這是一種編碼控制時(shí)鐘神經(jīng)元放電的光響應(yīng)蛋白的基因。通過(guò)抑制 qsm，他們發(fā)現(xiàn)蒼蠅的白天進(jìn)食模式受到顯著影響。我們第一次知道喂養(yǎng)與光介導(dǎo)節(jié)律的同步受到 qsm 的影響。

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