【菠萝科学奖】小果蝇如何找吃的？

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2015年菠萝化学奖颁给了来自浙江大学的王立铭教授研究组，以表彰他们发现了一种与果蝇觅食密切相关的化学物质——章鱼胺。为什么这样的研究都可以发表？它又是凭什么能获得菠萝科学奖呢？这篇解读将会揭晓答案。

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坐在上午最后一节课的教室里，饥肠辘辘坐立不安恨不得一步冲到食堂；肚子咕咕叫的时候，翻箱倒柜找出藏在角落的半块巧克力……这样的切身经历，相信大家一定都有过。

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吃饭不仅是生活中的头等大事，科学家们也对其中的种种过程颇感兴趣。生物学上把饥饿时候“上穷碧落下黄泉”寻找食物的行为叫做觅食行为，然而觅食行为到底由身体的哪一部分控制、有着怎样的生物化学基础，这一点却一直没有清晰的答案。

而我们的研究团队，就是为“吃”而生的——说得通俗一点，研究课题无非就是“为什么吃”、“吃嘛好”以及“吃多少”。为了解答“动物如何找饭吃” 这个好玩也重要的问题，我们就在实验室里摆弄起了小小的果蝇。

在研究中我们发现，如果小果蝇一段时间吃不到食物，它们就不再顾得上安静地思考“蝇生”，而是开始在小管子里面着急地四处“飞奔”，试图寻找可以果腹的食物，甚至一直奔跑到饿死为止（像不像饥饿版的阿甘？）。

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接下来，如果这些疯狂寻找食物的果蝇们吃到了新的食物，它们又会重新恢复平静。哪怕是只有味道、实际不能提供营养的“食物替代品”，似乎也能让它们暂时获得安慰。由此看来，这种“焦急奔走”的状态，确实就是果蝇们在饿肚子时本能的觅食反应了。

那么，这种反应背后，究竟有怎样的化学物质基础呢？我们把研究的注意力集中到了一种神经信号分子上，那就是章鱼胺（Octopamine）。这种分子最早在章鱼的唾液腺中被发现[2]，它是去甲肾上腺素的“无脊椎动物版”，在昆虫的神经系统中也发挥着重要的作用。

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在用遗传学方法阻断了果蝇体内章鱼胺的合成之后，这些果蝇的觅食行为也会随之消失——即使断了粮，这些具有基因缺陷的小果蝇也不会燃起找食物的斗志，它们依然会像吃饱的果蝇一样表现出一副懒洋洋的样子。不过，这些“懒”果蝇还没有忘了“饭来伸手”的基本生存技能。如果把食物摆到它们嘴边，这些“懒”果蝇依然会狼吞虎咽地吃个肚圆，饭量丝毫不比其他饿肚子的果蝇差，这不仅让人想起了民间故事里脖子上套饼的懒汉。而且，这些果蝇对食物的选择也和其他果蝇一样——在饿肚子时，它们都更偏爱热量高的食物，即使面对两种味道相似的食物，也可以从中挑出更能补充体力的那一种。只不过，缺少觅食动力的果蝇们可能需要更长时间才能找到合适的选择。

这个发现也说明，“找东西吃”与“吃东西”这两件事尽管看起来一气呵成，但它们其实是两个不同的过程，它们背后的生理机制也有差异。那么，究竟饥饿如何分别激活了“找东西吃”和“吃东西”的机制，又保证动物们能够足够机智，在有吃的时候放开肚皮吃饭，没吃的时候迈开脚步觅食呢？这就需要进一步研究进行探索了。

【菠萝科学奖】小果蝇如何找吃的？

研究团队工作照。图片来自：news.zju.edu.cn

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参考资料：

Octopamine mediates starvation-induced hyperactivity in adult Drosophila        http://en.wikipedia.org/wiki/Octopamine
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湾仔秀港餐厅

建议改为“找食”与“吃食”。——一个吃食种的建议
P.S.注意区别“吃食种”与“吃货”。

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果蝇：又是我！我的基因真有那么好玩么？