#生醫碎碎念 #動物行為 #喝醉 #果蠅也會酒後生態 #動物都是一樣的
【果蠅也會喝醉,而且酒後失態跟人類超像】
你以為只有人類會喝酒嗎?其實醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase)是非常古老又常見的酶蛋白,代表很多動物、昆蟲早在人類出現之前就在開懷暢飲啦!
用果蠅研究酒精成癮的實驗室挺多的,但果蠅一開始演化出代謝酒精的酶才不是為了下班後尋歡作樂呢!主要的原因是為了消化發酵水果中的酒精,科學家發現果蠅最偏好的產卵地點是酒精含量 4-5% 的發酵物質,跟啤酒差不多呢!另一項研究指出酒精還有「除蟲」作用:當果蠅幼蟲被寄生蜂寄生時,會主動喝下大量的酒精把酒精代謝能力較差的寄生蜂「醉死」!果蠅媽媽如果看到寄生蜂在旁「蜂」視眈眈的話,還會將卵產在富含酒精的食物上,好讓寶寶能順利地長大。
可是不幸的是,果蠅跟人一樣會喝醉,而且還會上癮。果蠅喝多了會同時有鎮定和興奮的效果,行動變得顛三倒四,不時撞上對方。當科學家供應含有酒精的食物,果蠅會隨著時間出現耐受性,偏好酒精濃度越來越高的食物,直到變成真正的酒鬼,每次要喝到出現喝醉的症狀才不醉不歸,科學家在食物裡添加很苦的化合物或是施予電擊處罰都無法阻止他們。如果強迫停止供應酒精一段時間,果蠅會復發喝更多,嚴重者還會出現癲癇等戒斷症狀。
也許最驚人的是果蠅喝醉後求偶行為的改變,果蠅的求偶儀式繁複,選擇伴侶和人類一樣挑剔,但雄性果蠅喝醉後居然開始向同性求愛,對雌性的性慾也增加可是卻力不從心,交配的表現變差,被雌性果蠅拒絕的雄性還會借酒消愁呢!
果蠅遺傳學家還真是一群取名字最有創意,笑死人不償命的科學家,繼經典的「我還沒死啊」(Indy, I’m not dead yet)延長果蠅壽命的基因和以音速小子命名的「音蝟因子」(sonic hedgehog)之後,他們又以果蠅喝醉後的反應命名了這一些基因:
Cheapdate(廉價的約會):此基因突變會增加果蠅對酒精的敏感性,喝一點點就出現喝醉的症狀,就是酒量變小啦!
Happyhour(歡樂時光/酒吧優惠時段):此基因突變會降低酒精的抑制性作用,但興奮性作用不變,有此突變的人類容易變成酒鬼,因為一喝就得到快感變high咖!
Hangover(宿醉):擁有此基因突變的果蠅不會對酒精產生耐受性,所以不會隨著時間越喝越多,有此突變的人類也比較不容易變成酒鬼。
果蠅和人類喝酒都會得到快感和成癮是因為酒精增加多巴胺(dopamine)的釋放,對!就是那個主導大腦獎賞路徑(reward pathway)的多巴胺。這麼說來果蠅和人類的醉酒反應是不是超像的呀?就是因為「天下的生物都是一樣的」,科學家才能從老鼠、果蠅等動物,甚至酵母菌和細菌身上得到人體生理和遺傳的知識啊!
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參考文獻:本文編譯自下列兩個網站,第一篇文章下面有附上學術原文的連結。Translational Findings: What drunk fruit flies can tell us about alcohol addictionhttps://blogs.brandeis.edu/flyonthewall/translational-findings-what-drunk-fruit-flies-can-tell-us-about-alcohol-addiction/From gene to enzyme to evolution: using alcohol metabolism to illustrate fundamental concepts of biologyhttps://droso4schools.wordpress.com/alcohol/
hedgehog pathway 在 國立臺灣大學 National Taiwan University Facebook 的精選貼文
【醫學工程學研究所林頌然教授與生命科學系陳示國副教授研究團隊關於光線調控毛囊幹細胞研究成果刊載於PNAS】
醫學工程學研究所林頌然教授與生命科學系陳示國副教授的研究團隊日前共同發表論文,探討外來突發性強光透過視網膜上的自主感光視神經細胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cell, ipRGC)傳遞至視交叉上核(SCN)進而刺激交感神經後活化毛囊幹細胞。體內幹細胞受到局部微環境以及全身性環境的調控,進而保持靜止或被活化。體外的巨環境(meganiche)如何與體內的幹細胞對話,目前的了解較少。此成果將提供外來光線調控體內生理現象及幹細胞活性之相關研究的新方向。該論文於2018年6月29 日刊登於美國國家科學院期刊 (Proceedings of the National Academy of Sciences)。
林教授目前同時擔任臺大醫院皮膚部主治醫師及本校發育生物學與再生研究中心副主任,實驗室長期以毛囊幹細胞及毛囊再生作為研究主題。毛囊具有週期性生長的特性,透過適當刺激以活化休止期(telogen)毛囊幹細胞,是毛髮再生的關鍵。林教授主要的研究著重在體外環境如何影響幹細胞以及透過調控微環境因子以促進毛囊新生。
陳教授實驗室主要研究關於環境光線是如何經由視網膜內表達視黑蛋白(melanopsin)的內生感光視神經細胞,進一步調控動物生理功能,例如調控生理時鐘,能量代謝以及認知行為功能。因為視黑蛋白對於藍光最敏感,因此規律的日夜光線週期,尤其是藍光,可以藉由內生感光視神經細胞,來影響動物的睡眠,體重代謝,情緒以及學習能力。
對許多動物而言,毛髮是保護皮膚的第一道防線,週期性的毛髮再生可以更新受損脫落的毛髮。當季節變換的慢性的日照時間改變時,會影響動物的毛髮生長。因此,沒有接觸到光線的毛囊幹細胞,可以透過某種機轉感受外在巨環境(meganiche)的變化。但是兩個互相隔開又不接觸的細胞與環境,到底是如何對話的呢? 這是此研究所探討的問題。
本研究發現讓小鼠每天暴露在強光(特別是藍光)數分鐘,可以活化毛囊幹細胞再生新髮。這是“視而不見”的生理感應, 並非經由錐狀與桿狀細胞這兩種與視覺成像相關的感光細胞所調控,而是利用視網膜內的內生感光視神經細胞作為受體,向視交叉上核發出訊號,隨後活化全身交感神經,致使皮膚中的去甲腎上腺素(norepinephrine)釋放增加,促進活化hedgehog signaling pathway,最後活化毛囊幹細胞。此反應並不影響原有的日夜生理週期。
此研究也揭示了視網膜內的內生感光視神經細胞調節自主神經系統的新功能,以及提出眼睛與控制生理時鐘的腦區有多重神經迴路,來控制許多不同的生理功能的可能性。例如小鼠受到強烈藍光刺激會心跳加速,流汗,腎上腺交感神經活性大增等。小鼠是夜行性動物,生性避光,受到壓迫時才會暴露在強光下,例如逃離棲地或躲避其他動物追擊。此神經迴路,推想是用來協調急難時的全身性反應。因為受迫時難免會有毛髮脫損,迅速再生新髮可提供保護。
本研究藉由結合不同領域之專業及實驗方法,解答此生理機制。本研究第一作者為臺大醫工所畢業的范邁儀博士,目前擔任臺大醫院醫研部的博士後研究員,第二作者為生命科學系畢業的張宜婷碩士,目前於美國約翰霍普金斯大學攻讀博士。臺大醫工所參與的研究人員還包括陳志龍博士,王維宏博士,黃文彥博士及黃海恩碩士。醫學院藥理所陳文彬副教授及臺大醫院神經科潘明楷助理教授,加州大學爾灣分校Maksim Plikus教授,及北京生命科學研究所陳婷研究員也參與此合作研究,為共同作者。研究團隊也感謝臺大醫院眼科陳達慶醫師,醫學院解剖暨細胞生物學科謝松蒼教授以及臺大醫院皮膚科吳君泰醫師在實驗過程的協助及建議。
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本研究由臺大醫院支持的臺大醫院與各學院合作研究計畫,科技部計畫以及臺灣生技醫藥發展基金會(TBF)的支持下完成。詳細研究成果請參閱發表之全文“External light activates hair follicle stem cells through eyes via an ipRGC-SCN-sympathetic neural pathway”; 參考網站: http://www.pnas.org/content/early/2018/06/28/1719548115。
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