研究揭示群养降低动物打架分子和细胞机理

来自北京生命科学研究所、北京大学、北京师范大学等处的研究人员在之前研究的基础上，发现了群养降低动物打架的分子和细胞机理，这项研究有助于理解群养社会经历对动物打架的影响，也提示了第一个可以用来减低打架的化学分子。这一研究成果公布在《自然—神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上。文章的通讯作者是饶毅教授，2007年饶毅教授作为北京大学首位全球公开招聘的院长回国，之后带领国内的学生发表了25年来中国的第一篇《细胞》论文。并且与多位科学家分别建立中国科学院上海神经科学研究所，中国科学院上海交叉学科研究中心，以及北京生命科学研究所。饶毅教授主要的研究方向是高等动物发育的分子信号，神经发育的分子机理等。据NIBS报道，在2008年，饶毅实验室的研究生周传在《自然—神经科学》发表的一篇论文，发现神经递质分子鱆胺对打架很重要，还提到群养和单养也影响果蝇打架。在这一基础上，饶毅实验室与张建旭、杨震实验室合作开展了进一步的研究，他们通过群养果蝇之间发送一个称为cVA的挥发性外激素分子，作用于另一果蝇的嗅觉系统，通过后者含Or65a受体的神经细胞，从而抑制打架。这些结果有助于理解群养社会经历对动物打架的影响，也提示了第一个可以用来减低打架的化学分子。社会经历可以影响动物行为。比如在多数动物，独养和群养影响争斗性。独养长大的雄性相遇时打架多，群养长大的动物打架相对较少。这些现象，较为人们所熟知，在知其然。而科学家们希望知其所以然，就会问：社会经历如何影响行为？群养和独养动物打架为什么有差别？在这篇文章中，研究人员发现了群养降低动物打架的分子和细胞机理，在神经生物学上，研究人员还有一个有趣的发现：短时间急性给予cVA通过Or67d增加果蝇打架，而长时间慢性给予cVA激活Or65a神经元而减少打架。也就是说，同一个外激素分子，在不同时程作用于不同受体细胞，最后起相反的作用。他们的分析还发现，cVA的作用，除了需要感觉神经元输入，还需要第二级信息处理区域的中间神经元，才能介导cVA对打架的抑制。外激素是同种动物个体之间进行交流的重要信号分子。在调节动物生理和行为方面起着重要作用。果蝇的外激素主要是分布在表皮的烃类物质。cVA化学全名为11-cis-vaccenylacetate，是雄果蝇特异的外激素。以前知道它通过Or67d刺激雄性打架、诱导雌性接受雄性、抑制雄性对雄性的交配企图，没有预计它还能抑制雄性打架，现在知道它能抑制和增加雄性打架靠的是不同的时程和受体神经元。饶毅实验室刘薇薇和梁新华实验发现cVA的时程不同，对打架的作用相反，而且作用的受体神经元不同。当Or67d嗅觉神经元被杀死或是暂时失活，果蝇的攻击水平大大降低；而即时升高Or67d嗅觉神经元的活性则可以使果蝇更好斗。另一方面，长时程cVA曝露会抑制雄蝇的打架。单独饲养的雄蝇比群养的雄蝇更加好斗；但单养的雄蝇如果长期接触到群体雄蝇的气味，他们的攻击水平会降低。由于cVA是唯一已知的成年雄蝇特异的挥发性的外激素。刘薇薇和梁新华检测cVA会不会参与群养对打架的影响。她们发现，长期cVA曝露会抑制果蝇打架。进一步实验表明，Or65a嗅觉神经元介导了cVA减少打架的作用。在长时程cVA曝露期阻断Or65a嗅觉神经元的递质传递，就会去除长时程cVA的打架抑制效应。在单养的果蝇中，如果人为地长期升高Or65a嗅觉神经元的活性，可以模拟cVA长期曝露的效果，使果蝇的攻击水平降低。 Or67d和Or65a这两条嗅觉通道可能存在着由中间神经元介导的侧向抑制作用，刘薇薇、梁新华的实验表明位于果蝇嗅叶的中间神经元确实参与到了果蝇攻击行为可塑性的调节当中。中间神经元到底怎样介导了这两个嗅觉通道之间的侧向抑制？目前并不清楚。高等动物，包括人，群养长大的也比独养长大的冲突少，其生物学机理不明，起作用的分子、细胞就更不清楚。（来源：生物通）