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昆蟲和哺乳動物具有針對不同光強度的特殊傳感器

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-12-21瀏覽次數:725

日照強度的增加會延長睡眠時間,導致午休時間延長,從而導致活動延遲到晚上。聽起來像是對2018年異常炎熱的夏季影響的分析實際上是維爾茨堡和美國科學家最近的一項研究的結果。神經生物學家研究了不同光照強度對果蠅晝夜節律的影響,果蠅也稱為常見果蠅。

諾貝爾獎獲得者實驗室研究

“我們可以證明,低強度,中等強度和高強度的光可以使蒼蠅的大腦中的時鐘同步到24小時,”Charlotte Helfrich-F?rster簡要介紹了該論文的核心結論。該教授是維爾茨堡大學的神經生物學和遺傳學教授。她的研究重點是時間生物學,指生物體中的周期性(循環)現象。

她與她的前博士生Matthias Schlichting一起領導了這項研究,他目前在邁克爾羅斯巴什實驗室工作,他是美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆布蘭代斯大學2017年諾貝爾生理學獎獲得者。該團隊在最新一期的“神經科學”雜志上發表了這些研究結果。

每日午睡時間延長一小時

實驗表明,高強度光顯著影響果蠅的活動模式。效果在“Napping”中最明顯,平均時間為1小時但至少30分鐘。這導致習慣性晚間活動的高峰延遲,導致蒼蠅比平常晚一到兩個小時。

科學家們還能夠確定導致分子水平行為變化的罪魁禍首:視網膜外的特殊光感受器,稱為Hofbauer-Buchner眼孔或短HB眼孔。這些顯微鏡的小“額外眼睛” - 每個僅由四個感覺細胞組成 - 僅在30年前由維爾茨堡生物學家Alois Hofbauer和Erich Buchner發現。

有用的保護響應

Helfrich-F?rster解釋說:“我們第一次能夠證明Hofbauer-Buchner眼睛可以對高強度光線做出反應并延長蒼蠅的睡眠時間。”他們通過多階段信號通路實現了這一目標。HB eye Well HB使用特定的乙酰膽堿受體來增加時鐘神經元子集中的鈣水平。因此,神經元在飛腦后部釋放出一種特殊的神經肽,即“色素沉著分散因子”(PDF)。有些PDF可以調節其他時鐘神經元的活動,調整小睡的長度,并控制晚間活動的開始。

科學家認為果蠅對高強度光的反應是有道理的。神經生物學家解釋說:“這是在一天中旬避免強烈和潛在有害光線的重要機制。”畢竟,高溫強度經常發生在炎熱的夏天,特別是對于昆蟲 - 一方面因為它們非常快它們是脫水的,因為在明亮的日光下捕食者更容易找到它們。

人類可比結構

為了排除延長的午睡可能不是由光強度引起的,而是由相關的溫暖氣溫引起的,科學家們還對一組轉基因果蠅對照進行了實驗。這些蒼蠅的生物鐘不再對溫度變化做出反應,但果蠅仍然表現出行為變化。這支持了光強度導致更長的小睡和夜間活動延遲的假設。

據研究人員稱,他們的研究結果表明“果蠅與哺乳動物系統之間存在驚人的相似性”。順便提一下,哺乳動物 - 以及人類 - 都有專門的光感受器,可以感知眩光并將信號直接轉發到間腦(下丘腦)特殊區域的生物鐘。尚不清楚它們的激活是否會導致人類長時間小睡。但科學家們認為這是非常可能的。

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