果蝇幼虫光感机制研究获新进展

来自加州大学旧金山分校，纽约大学，霍德华休斯医学院等处的研究人员发现了果蝇幼虫的新奥秘：果蝇幼虫的整个体壁都覆盖着能够感应蓝光和紫外线的神经树突，这些神经元所采用的光传导机制与其他果蝇光受体分子截然不同。这一研究成果公布在12月16日的《自然》（Nature）杂志上。领导这一研究的是著名的詹裕农(Yuh-Nung Jan) 叶公杼(Lily Yeh Jan)夫妻，他们的主要研究方向是离子通道和神经发育等方面，不仅他们的工作得到了许多人的肯定，并且从他们实验室中也走出了多位华人科学家，其中包括获得Science杂志“青年科学家奖”的时松海，哥伦比亚大学杨建，麻省理工学院的沈华智和北京大学生命科学学院院长饶毅等等。生物与光线关系颇为密切，生物趋光性就是生物对光刺激的趋向性，比如在植物界，具有叶绿体的游走性植物中常可发现，动物也有趋光性，在没有感受器分化的动物如草履虫身上有所表现，但是多数动物是通过眼来感光的，不过像是果蝇幼虫的避光行为是感受光信号的初级感觉神经元和次级视觉信息处理神经元的信号传递处理行为。这种存在眼睛外的光感应在很多动物中普遍存在，不过通常局限于专门的器官。在这篇文章中，研究人员发现果蝇幼虫的整个体壁都覆盖着能够感应蓝光和紫外线的神经树突，这些是其幼虫的先天避光行为所必需的。这些神经元所用的光传导机制与其他果蝇光受体分子截然不同，但却与在线虫神经元中所发现的一个系统相似，果蝇的这一机制有助于果蝇的自身保护。近期中国科学家在果蝇光感研究方面也获得了重要进展：果蝇幼虫中央脑的两对神经元足以调节果蝇幼虫对于不同光强条件的偏好行为。这一研究成果公布在Science杂志上。研究人员发现果蝇脑中两对神经元控制着避光/趋光这两种行为偏好之间的转换。在果蝇幼虫里面如果抑制这两对神经元的活性，那么即使是年幼避光的幼虫也会变得趋光，而如何是激活这两对神经元的活性，则即便是年长的的幼虫也会变得避光。这两对神经元，也就是所谓的NP394神经元，直接和控制果蝇节律行为的腹侧神经元形成突触并从那里接受输入，而后者则从幼虫的视觉器官（Bolwig’s organ）那里接受输入。功能钙成像的结果表明敲除腹侧神经元以后，NP394神经元对于视觉刺激的反应更加强烈了，这一方面表明NP394神经元确实是和腹侧神经元之间存在着功能上的联系，另外也表明腹侧神经元对NP394神经元起着抑制的作用，而且腹侧神经元并非是视觉信息进入NP394神经元的唯一通道。（来源：生物通万纹）