對(duì)包括人類(lèi)在內(nèi)的任何動(dòng)物而言，進(jìn)食與交配可以說(shuō)是最基礎(chǔ)的兩類(lèi)行為。而如何在這兩種行為之間進(jìn)行決策、權(quán)衡優(yōu)先級(jí)，對(duì)動(dòng)物的生存、演化至關(guān)重要。但動(dòng)物如何實(shí)現(xiàn)這樣的決策，卻是個(gè)未解之謎。

　　在一項(xiàng)發(fā)表于《自然》雜志的研究中，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的王競(jìng)教授團(tuán)隊(duì)（包括博士后林暉皓和鄺美華）破解了這個(gè)謎題。他們發(fā)現(xiàn)果蠅在攝入富含氨基酸的食物后，將注意力從進(jìn)食轉(zhuǎn)移至交配行為。這個(gè)行為轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵在于腸道釋放的神經(jīng)肽——利尿激素31（Dh31）。神經(jīng)肽Dh31的發(fā)現(xiàn)為理解腦腸軸在進(jìn)食行為之外的作用打開(kāi)了全新窗口。

　　“令我們感到意外的是，僅僅一個(gè)分子就能對(duì)個(gè)體的行為決策產(chǎn)生如此巨大的影響，”王競(jìng)教授說(shuō)，“我們的研究從機(jī)理上解釋了Dh31如何作用于大腦，進(jìn)而改變這兩個(gè)對(duì)于演化至關(guān)重要的行為驅(qū)動(dòng)力。”

　　研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，饑餓的雄性果蠅在面對(duì)食物與雌性果蠅時(shí)，會(huì)選擇優(yōu)先進(jìn)食。進(jìn)食氨基酸或高蛋白食物的果蠅遠(yuǎn)比進(jìn)食蔗糖的果蠅要更快速、更強(qiáng)烈地開(kāi)始求偶行為，這個(gè)行為的轉(zhuǎn)換往往發(fā)生在短短幾分鐘之內(nèi)。這一結(jié)果說(shuō)明，氨基酸通過(guò)某種途徑迅速激活了與求偶行為相關(guān)的神經(jīng)通路。

　　究竟是什么信號(hào)分子在操控這個(gè)行為切換的開(kāi)關(guān)？已有的研究發(fā)現(xiàn)，在哺乳動(dòng)物中，胃腸道的內(nèi)分泌細(xì)胞釋放的一些飽腹激素能促進(jìn)生殖行為，研究團(tuán)隊(duì)因此從果蠅的內(nèi)分泌細(xì)胞中著手尋找線索。他們發(fā)現(xiàn)，果蠅在攝入氨基酸后，腸道內(nèi)分泌細(xì)胞會(huì)釋放Dh31。

　　為了驗(yàn)證這個(gè)發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)借助CRISPR敲除果蠅調(diào)控Dh31的基因，這時(shí)果蠅即使攝入了氨基酸，交配的比例也沒(méi)有提升；而在另一組實(shí)驗(yàn)中，在激活表達(dá)Dh31的內(nèi)分泌細(xì)胞之后，果蠅立馬投入求偶行為。

　　對(duì)Dh31信號(hào)的進(jìn)一步溯源確認(rèn)，起到催欲作用的Dh31源自果蠅的腸道，而不是想象中的腦部。借助三光子鈣成像技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)，神經(jīng)肽Dh31從腸道中釋放之后，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)，在幾分鐘之內(nèi)便能抵達(dá)大腦，這就解釋了從進(jìn)食到求偶的快速行為轉(zhuǎn)變。

　　▲從進(jìn)食到交配的轉(zhuǎn)變，需要腸道的Dh31和Dh31受體（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

　　而在進(jìn)入大腦之后，Dh31可以激活兩類(lèi)表達(dá)Dh31受體的神經(jīng)元，進(jìn)而通過(guò)兩條獨(dú)立的神經(jīng)通路影響果蠅的行為：一類(lèi)神經(jīng)元抑制進(jìn)食行為；另一類(lèi)則促進(jìn)求偶行為。

　　“研究結(jié)果表明，信號(hào)分子Dh31會(huì)改變這兩個(gè)對(duì)立行為的優(yōu)先級(jí)：缺少Dh31時(shí)，進(jìn)食占據(jù)上風(fēng)；但當(dāng)腸道釋放Dh31之后，求愛(ài)行為則成為首要任務(wù)。” 王競(jìng)教授說(shuō)。

　　那么，這項(xiàng)在果蠅中的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于哺乳動(dòng)物是否適用呢？此前有研究發(fā)現(xiàn)，在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，一種神經(jīng)肽分子對(duì)于清醒與睡眠狀態(tài)（包括快速眼動(dòng)睡眠與非快速眼動(dòng)睡眠狀態(tài)）的轉(zhuǎn)換起到類(lèi)似的調(diào)控作用。

　　對(duì)于腸道激素在進(jìn)食之外的作用，目前仍有大量研究有待完成。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)的通路是否適用于哺乳動(dòng)物，也需要更多的研究。未來(lái)的研究將嘗試?yán)斫猓⑸锶绾斡绊懩X-腸交互。

　　參考資料：

　　[1] Lin， HH。， Kuang， M.C。， Hossain， I。 et al。 A nutrient-specific gut hormone arbitrates between courtship and feeding。 Nature （2022）。 https：//doi.org/10.1038/s41586-022-04408-7

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