人類有愛有恨，有歡喜有厭惡,，兒童愛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,，低等動物同樣會有抉擇,。成語“飛蛾撲火”詮釋了昆蟲為求光明甚至不惜犧牲，然而,，昆蟲幼蟲恰恰喜歡茫茫黑暗卻往往不為人知,。
近日，中國科學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中央腦的兩對神經(jīng)元足以調節(jié)果蠅幼蟲對于不同光強條件的偏好行為的研究成果,。這一成果日前在美國《科學》雜志在線發(fā)表。
來自紐約大學的NinaVogt博士和Desplan博士對此給予了高度評價,，認為這項發(fā)現(xiàn)“增進了人們對動物大腦解析視覺的理解”,，同時也使人們“向全面理解環(huán)境和內在生理因素影響本能行為的神經(jīng)基礎邁進了一步”。
成功,，些許“運氣”
“這篇文章得以發(fā)表,，我們運氣不錯。”龔哲峰這樣強調,。
“運氣”是從確定課題方向開始的,。在國外時,，龔哲峰就常常會想起一個有意思的現(xiàn)象：當很多人經(jīng)歷匆匆歲月,，偶然邂逅少年時代的初戀情人時，卻發(fā)現(xiàn)完全找不到之前的感覺,。而這種變化的神經(jīng)基礎卻并未被人所知,。
然而，它雖然是有趣的課題,，但人腦的復雜性使這樣的研究很難簡單實現(xiàn),。一次意外發(fā)現(xiàn)卻給了龔哲峰啟示：果蠅的幼蟲伴隨著自身的發(fā)育，會從年幼時喜歡黑暗變得逐漸熱愛光線充足的地方。
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后的研究方向。
龔哲峰回到中科院生物物理所工作后,，該項研究得到了課題組組長劉力的強力支持,。于是龔哲峰著手訂購了1000余個缺陷品系果蠅，希望能發(fā)現(xiàn)不怕光的果蠅幼蟲,，獲得實驗材料,。
訂購來的果蠅要獲得缺陷表型，必須經(jīng)過進一步雜交,，龔哲峰和合作者開始了上千次顯微鏡下的雜交,、繁殖，上萬次的篩選,。在每天工作14小時以上,、不間斷雜交篩選大半年后，終于發(fā)現(xiàn)了不怕光的品系,。
“我們運氣不錯,。本以為果蠅失去避光性就是成功，可就在篩選工作進行了一年多,、即將結束的時候,，我們居然發(fā)現(xiàn)了一個品系的果蠅幼蟲喜歡光。”龔哲峰興奮地說,。
這個發(fā)現(xiàn)讓該品系的果蠅頓時成了“寶貝”,。NP394神經(jīng)元的失活，并不僅僅使得該品系的果蠅幼蟲從“懼怕光”變得對光“無所謂”,，而是180度的大轉彎,，直接“愛上光”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“開關”：抑制該神經(jīng)元,，即使年幼的幼蟲也會變得“喜歡光”；激活該神經(jīng)元,，則年長的幼蟲同樣將變得“害怕光”,。
“我們通過分段表達綠色熒光蛋白，第一次在果蠅中成功檢測到了該技術的應用,，證明了PDF神經(jīng)元和NP394神經(jīng)元的上下游關系,。”龔哲峰指出。
要證明兩個神經(jīng)元之間的關系,，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)元中分段表達綠色熒光蛋白成了瓶頸,。此時，國外的研究也首次報道在果蠅中應用了該項技術,，和龔哲峰的體系頗有相似之處,。
“他們沒有得到陽性結果，我們得到了,。”龔哲峰平靜地說,。
通過改造實驗器材，他們在國內首次實現(xiàn)果蠅中功能鈣成像技術的成功應用,，佐證了兩對神經(jīng)元的上下游關系,。憑借著四年多的“運氣”，劉力,、龔哲峰等最終發(fā)現(xiàn)并提出NP394神經(jīng)元的開關作用,，并首次將偏好行為神經(jīng)元回路從第一級延伸到第三級神經(jīng)元，得到了國際同行的認可和高度評價,。
“可能運氣好吧,。”回顧四年多來的艱辛付出，龔哲峰付之一笑,，“這些結果還不足以闡述人類的喜好變化,。不過，只要繼續(xù)堅持做下去,，它終會給我們帶來驚喜,。”
果蠅，又見果蠅
人們可能沒有想到,，嗡嗡作響,、令人生厭的果蠅于20世紀初被遺傳學大師摩爾帶入實驗室后，竟已成就了7位諾貝爾獎獲得者,。
在中國,，以果蠅為研究工具，神經(jīng)生物學家們同樣取得了令人關注的成果,。
被人稱為“果蠅院士”的中科院院士郭愛克,，是劉力和龔哲峰學生時代的共同導師。作為新中國第一位留德博士,，郭愛克近年來已經(jīng)連續(xù)3次在《科學》雜志上發(fā)表文章,。
2001年，郭愛克研究小組首次發(fā)現(xiàn)了果蠅具有簡單抉擇能力,，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)了果蠅跨視覺和嗅覺記憶的“共贏機制”；2007年，他們則聚焦于面臨沖突環(huán)境時果蠅價值抉擇的神經(jīng)環(huán)路機制,。
