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孤独的果蝇和人类一样,吃得很多,睡得很少

新冠疫情扰乱了作息,使人们腰围变粗,而罪魁祸首之一就是社会隔离。8月18日发表在《自然》杂志上的一项新研究表明,隔离的“受害者”不仅只有人类。在试管中隔离一周后,果蝇便会睡眠不足,暴饮暴食。研究人员揭示了长期的社会隔离如何导致果蝇的基因表达、神经活动和行为的变化,为研究“孤独”的生理反应提供了可靠的动物模型。

果蝇是群居性动物,它们成群觅食,具有复杂的交配仪式和丰富的社交活动,每天要休息16个小时,包括慵懒的午觉和整晚的睡眠。因此,当实验室的研究助理Wanhe Li开始研究长期社会隔离的生物学基础时,果蝇顺理成章地成为了研究对象。“果蝇一次又一次将我们带上正轨......当我们深入研究它们的系统时,经常会发现一些存在于哺乳动物和人类身上的东西的雏形。”

在这次的实验中,Wanhe Li首先比较了果蝇在不同隔离条件下的情况。七天后,不同数量的果蝇被关在一起,并未产生异常行为。即使只有两只果蝇待在一起,它们也能满足。但当果蝇被单独隔离时,它开始增加食量,减少睡眠。

进一步研究显示,在被单独隔离的果蝇大脑中,一组与饥饿有关的基因表达方式有所不同,这是孤独和暴食之间关联的遗传基础。随后,Wanhe Li发现一小群被称为P2神经元的脑细胞参与了睡眠和进食的行为变化。关闭长期隔离果蝇的P2神经元可以抑制暴食并恢复睡眠,激活只隔离了一天的果蝇的P2神经元,就会令它的进食和睡眠行为表现得像已经隔离了整整一周。“我们设法让果蝇以为自己被长期隔离了。”Wanhe Li说,“P2神经元似乎与感知社会隔离的持续时间或孤独感的强度有关,就像计时器在记录果蝇已经独处了多长时间。”研究人员证实了这些观察结果。通过一系列实验,他们得到结论,P2神经元活化与隔离状态都是诱发睡眠减少和进食增加的必要条件。

科学家们观察到,许多群居动物在被隔离时会吃得更多,睡得更少,其原因尚不清楚。洛克菲勒遗传学实验室的负责人Michael W. Young说:“一种可能性是,社会隔离在一定程度上可能意味着未来的不确定性。隔离者必须尽可能保持警觉和清醒,有食物就吃,为艰难时期做准备。”

Young补充道:“以临床为导向的研究表明,由于新冠疫情的隔离预防措施,在过去一年的时间里,美国大量成年人经历了体重显著增加和睡眠不足。我们的小果蝇很可能是出于同样的生物学原因,表现出与人类类似的行为。”

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编译:灯丝 审稿:西莫责编:陈之涵

期刊来源:《自然》

期刊编号:0028-0836

原文链接:https://phys.org/news/2021-08-lonely-flies-humans.html

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