人類有愛(ài)有恨,，有歡喜有厭惡,，兒童愛(ài)不釋手的玩具可能被成人不屑一顧。然而,，這種喜好并不是人類的專利,，低等動(dòng)物同樣會(huì)有抉擇。成語(yǔ)“飛蛾撲火”詮釋了昆蟲(chóng)為求光明甚至不惜犧牲,，然而,，昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)恰恰喜歡茫茫黑暗卻往往不為人知。
近日,，中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所研究員劉力,、副研究員龔哲峰等初步揭示了果蠅幼蟲(chóng)中央腦的兩對(duì)神經(jīng)元足以調(diào)節(jié)果蠅幼蟲(chóng)對(duì)于不同光強(qiáng)條件的偏好行為的研究成果,。這一成果日前在美國(guó)《科學(xué)》雜志在線發(fā)表。
來(lái)自紐約大學(xué)的NinaVogt博士和Desplan博士對(duì)此給予了高度評(píng)價(jià),，認(rèn)為這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)“增進(jìn)了人們對(duì)動(dòng)物大腦解析視覺(jué)的理解”,，同時(shí)也使人們“向全面理解環(huán)境和內(nèi)在生理因素影響本能行為的神經(jīng)基礎(chǔ)邁進(jìn)了一步”。
成功,，些許“運(yùn)氣”
“這篇文章得以發(fā)表,，我們運(yùn)氣不錯(cuò)。”龔哲峰這樣強(qiáng)調(diào),。
“運(yùn)氣”是從確定課題方向開(kāi)始的,。在國(guó)外時(shí)，龔哲峰就常常會(huì)想起一個(gè)有意思的現(xiàn)象：當(dāng)很多人經(jīng)歷匆匆歲月,，偶然邂逅少年時(shí)代的初戀情人時(shí),，卻發(fā)現(xiàn)完全找不到之前的感覺(jué)。而這種變化的神經(jīng)基礎(chǔ)卻并未被人所知,。
然而,，它雖然是有趣的課題，但人腦的復(fù)雜性使這樣的研究很難簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn),。一次意外發(fā)現(xiàn)卻給了龔哲峰啟示：果蠅的幼蟲(chóng)伴隨著自身的發(fā)育,，會(huì)從年幼時(shí)喜歡黑暗變得逐漸熱愛(ài)光線充足的地方。
這不正是與人類的偏好性類似的生物模型嗎,？龔哲峰深入思考后,，毅然確定了自己回國(guó)后的研究方向。
龔哲峰回到中科院生物物理所工作后,，該項(xiàng)研究得到了課題組組長(zhǎng)劉力的強(qiáng)力支持,。于是龔哲峰著手訂購(gòu)了1000余個(gè)缺陷品系果蠅，希望能發(fā)現(xiàn)不怕光的果蠅幼蟲(chóng),，獲得實(shí)驗(yàn)材料,。
訂購(gòu)來(lái)的果蠅要獲得缺陷表型，必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步雜交,，龔哲峰和合作者開(kāi)始了上千次顯微鏡下的雜交,、繁殖，上萬(wàn)次的篩選,。在每天工作14小時(shí)以上,、不間斷雜交篩選大半年后，終于發(fā)現(xiàn)了不怕光的品系,。
“我們運(yùn)氣不錯(cuò),。本以為果蠅失去避光性就是成功，可就在篩選工作進(jìn)行了一年多、即將結(jié)束的時(shí)候,，我們居然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)品系的果蠅幼蟲(chóng)喜歡光,。”龔哲峰興奮地說(shuō)。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓該品系的果蠅頓時(shí)成了“寶貝”,。NP394神經(jīng)元的失活,，并不僅僅使得該品系的果蠅幼蟲(chóng)從“懼怕光”變得對(duì)光“無(wú)所謂”，而是180度的大轉(zhuǎn)彎,，直接“愛(ài)上光”了,。
接著，課題組研究人員證明了NP394神經(jīng)元控制著果蠅避光/趨光的“開(kāi)關(guān)”：抑制該神經(jīng)元,，即使年幼的幼蟲(chóng)也會(huì)變得“喜歡光”,；激活該神經(jīng)元，則年長(zhǎng)的幼蟲(chóng)同樣將變得“害怕光”,。
“我們通過(guò)分段表達(dá)綠色熒光蛋白,，第一次在果蠅中成功檢測(cè)到了該技術(shù)的應(yīng)用，證明了PDF神經(jīng)元和NP394神經(jīng)元的上下游關(guān)系,。”龔哲峰指出。
要證明兩個(gè)神經(jīng)元之間的關(guān)系,，首先要確定它們的突觸距離是否足夠近,。而在果蠅不同的神經(jīng)元中分段表達(dá)綠色熒光蛋白成了瓶頸。此時(shí),，國(guó)外的研究也首次報(bào)道在果蠅中應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù),，和龔哲峰的體系頗有相似之處。
“他們沒(méi)有得到陽(yáng)性結(jié)果,，我們得到了,。”龔哲峰平靜地說(shuō)。
通過(guò)改造實(shí)驗(yàn)器材,，他們?cè)趪?guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)果蠅中功能鈣成像技術(shù)的成功應(yīng)用,，佐證了兩對(duì)神經(jīng)元的上下游關(guān)系。憑借著四年多的“運(yùn)氣”,，劉力,、龔哲峰等最終發(fā)現(xiàn)并提出NP394神經(jīng)元的開(kāi)關(guān)作用，并首次將偏好行為神經(jīng)元回路從第一級(jí)延伸到第三級(jí)神經(jīng)元,，得到了國(guó)際同行的認(rèn)可和高度評(píng)價(jià),。
“可能運(yùn)氣好吧。”回顧四年多來(lái)的艱辛付出,，龔哲峰付之一笑,，“這些結(jié)果還不足以闡述人類的喜好變化。不過(guò)，只要繼續(xù)堅(jiān)持做下去,，它終會(huì)給我們帶來(lái)驚喜,。”
果蠅，又見(jiàn)果蠅
人們可能沒(méi)有想到,，嗡嗡作響,、令人生厭的果蠅于20世紀(jì)初被遺傳學(xué)大師摩爾帶入實(shí)驗(yàn)室后，竟已成就了7位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,。
在中國(guó),，以果蠅為研究工具，神經(jīng)生物學(xué)家們同樣取得了令人關(guān)注的成果,。
被人稱為“果蠅院士”的中科院院士郭愛(ài)克,，是劉力和龔哲峰學(xué)生時(shí)代的共同導(dǎo)師。作為新中國(guó)第一位留德博士,，郭愛(ài)克近年來(lái)已經(jīng)連續(xù)3次在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章,。
2001年，郭愛(ài)克研究小組首次發(fā)現(xiàn)了果蠅具有簡(jiǎn)單抉擇能力,，并且“蘑菇體”參與其中,；2005年，該小組繼續(xù)深入“兩難抉擇”研究,，發(fā)現(xiàn)了果蠅跨視覺(jué)和嗅覺(jué)記憶的“共贏機(jī)制”,；2007年，他們則聚焦于面臨沖突環(huán)境時(shí)果蠅價(jià)值抉擇的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制,。
