水母和果蝇揭示了饥饿调节的起源
数十年的研究表明，进食的动机，即饥饿感和饱腹感，是由激素和称为神经肽的小蛋白质控制的。它们广泛存在于人类、小鼠和果蝇等生物体中。如此广泛的发生表明了共同的进化起源。为了探索这种现象，一个研究小组转向了水母和果蝇，发现了一些令人惊讶的结果。
虽然水母至少在 6 亿年前与哺乳动物有共同的祖先，但它们的身体更简单;它们拥有称为神经网的弥散神经系统，不像哺乳动物具有更具体的结构，例如大脑或神经节。尽管如此，水母拥有丰富的行为方式，包括精心设计的觅食策略、交配仪式、睡眠甚至学习。尽管它们在生命之树中占有重要地位，但这些迷人的生物仍未得到充分研究，而且几乎对它们如何控制食物摄入一无所知。
该小组由东北大学生命科学研究生院的 Hiromu Tanimoto 和 Vladimiros Thoma 领导，重点研究了 Cladonema，这是一种可以在实验室中饲养的带有分支触手的小型水母。这些水母根据它们的饥饿程度来调节它们的进食量。
“首先，为了了解进食调节的机制，我们比较了饥饿和进食水母的基因表达谱，”Tanimoto 说。“进食状态改变了许多基因的表达水平，包括一些编码神经肽的基因。通过合成和测试这些神经肽，我们发现了五种减少饥饿水母进食的基因。”
然后，研究人员深入研究了一种这样的神经肽 -GLWamide - 如何控制进食。详细的行为分析表明，GLWamide 抑制触手缩短，这是将捕获的猎物转移到嘴里的关键步骤。当研究人员标记 GLWamide 时，他们发现它存在于位于触手基部的运动神经元中，并且进食会增加 GLWamide 水平。由此得出的结论是，在 Cladonema 中，GLWamide 充当饱腹感信号 - 一种发送到神经系统的信号，表明身体已经吃饱了。
然而，研究人员探索这一发现的进化意义的探索并没有就此止步。相反，他们将目光投向了其他物种。果蝇的进食模式受神经肽肌抑制肽 (MIP) 调节。缺乏 MIP 的果蝇吃得更多，最终变得肥胖。有趣的是，MIP 和 GLWamide 在结构上有相似之处，表明它们在进化过程中是相关的。
“尽管存在 6 亿年的差异，但 GLWamide 和 MIP 的功能一直保持不变，这让我们思考是否有可能交换两者，”Thoma 说。“我们正是这样做的，首先将 MIP 给予水母，然后在没有 MIP 的果蝇中表达 GLWamide。”
令人惊讶的是，MIP 减少了 Cladonema 的摄食，就像 GLWamide 一样。此外，果蝇中的 GLWamide 消除了它们异常的过度进食，表明 GLWamide/MIP 系统在水母和昆虫中的功能保护。
Tanimoto 指出，他们的研究强调了保守饱腹感信号的深层进化起源以及利用比较方法的重要性。“我们希望我们的比较方法将激发对分子、神经元和电路在更广泛的进化背景下调节行为的作用的集中研究。”
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