调查果蝇果蝇的采食行为实验.docx

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1、现在已经对模型生物中常用的神经遗传学工具进行了研究，以调查柴嫄果嫄的采食行为。实验揭示了这只苍蝇为何如此挑剔。甚至密切相关的动物也可以以截然不同的方式表现。例如，果蝇熟蟠仅以有毒的诺丽果(MorindaCmfO1ia)机,而其近亲拒绝诺丽果，而倾向于更常规的选择I。在这些果蝇2-4和其他动物5-7中，研究人员观察到近亲之间有趣的神经差异可能解释了它们的不同行为。但是直到最近，还不可能直接测试这些神经行为相关性。AUCr等人在自然中写作。8适应基因组编辑方法以用于DSeMe山。这使他们能够探查苍蝇饮食偏好背后的神经和遗传变化。我们的故事始于D.Seche11ia的祖先到达印度洋塞舌尔群岛时，大概

2、是几十万年前9。尽管乍一看是热带天堂，但这些岛屿可能还是受到了强烈的欢迎。诺丽果因其刺激性的气味而被称为呕吐果可能一直是古代漂流者IO一直可获得的唯一食物来源之一。起初，诺丽菌对苍蝇没有吸引力，甚至会致命，但随着时间的流逝，它们逐渐发展为能够耐受毒素并喜欢这种气味10。目前，DoSeCheI1ia仅以果实,为食(图1)。相比之下，DoSeMe必它的同胞物种果媚si/wMms和更远的表深果蝇DroSOPhiIame1anogaster仍然对诺丽8不满意。是什么使DSeMR与其国际化的多才多艺方米戚相比如此挑剔？2003年，研究这组果蝇的嗅觉的科学家发现了一个有趣的线索2。一类表达蛋白质气味受体2

3、2a(0r22a)的感觉神经元在D.Seche11ia中比他们分析的任何其他蝇类中都丰富。在D.Seche11ia和D.Simu1ans中,这些神经元都被颇用一类在气味上普遍存在的化合物。随后的工作揭示了进一步套诺丽敏感神经元类似的变化3,4o这些嗅觉改变是否会成为专家对有气味的水果的食欲的基础？这似乎是有可能的，但由于无法精确操纵DSCMR。的嗅觉系统，科学家无法超越相关证据。现在，AUCr等人。最终使用基因组编辑工具CRISPR-CaS9破解了此案。此技术通常用于模型生物(例掷黑腹果蝇)和小鼠小家僦心cHs),以随意操纵基因。但是，将技术导入其他物种并不总是那么简单。其他动物可能在实验室中

4、的生活状况很差，或者在进行基因组编辑的关键时间内很难获得足够的存活胚胎。作者清除了这些障碍，从而获得了开始严格因果关系测试所需的精确遗传控制。Auer着重研究Or22a的变化如何促进DseMe幻的选择性饮食。使基因失活后，苍蝇几乎完全无法从不到一米的距离找到它喜欢的果实。该结果证实表达Or22a过程的神经元提示帮助DSeMe汕靶向诺丽。但是，完全去除受体是一种剧烈的操作比Or22a对诺丽化合物产生更大敏感性时发生的受体“调节”更为极端。这类似于询问您是否仍然可以对缺少弦的小提琴演奏协奏曲。丢失的字符串显然很重要，但是您无法确定其调整将如何影响您的性能。因此，作者试图明确测试Or22a中的调音变

5、化如何影响寻求诺丽的行为。他们用DSeMe山的受体取代了中的。22,反之亦然。这两个物种的受体几乎相同，只是氨基酸残基发生了一些变化，从而改变了对不同化合物的敏感性。为了继续音乐上的类比，我们可以将该实验与在小提琴和中提琴之间交换琴弦并询问每种乐器上不匹配，调音不同的琴弦如何影响独奏相比较。值得注意的是，受体交换使荣嬷果施对诺丽有轻微的味道，并减少了雪兰果对水果的吸引力。该小组的尖端工具包使这项确定的测试成为可能，清楚地表明Or22a音调的变化有助于D.Seche11ia对诺丽的偏爱。当然，Or22a调整的演变只是故事的一部分。AUer及其同事的研窕中最有趣的方面之一是，多少进化变化可能导致这

6、种看似简单的行为转变。这组作者证实2,除了修补Or22a的调节外，进化还通过将Or22a神经元的数量增加或增加了三倍来增强了其在D.Seche11ia中触发下游信号传导的能力。进一步的受体缺失实验强烈建议以前记录的变更3,4中也参与感觉神经元的其他两个重点班。下游电路的重塑也可能起一定作用：AUCr等。在雪铁龙大脑深处的神经元上发现了一个结构分支，该分支可能会改变果蝇处理有关诺迪臭味的信息的方式。不幸的是，仍然很难直接测试许多这些进化变化的因果关系。我们可以通过改变它们表达的受体来清洁地操纵感觉神经元的活动，甚至可以修饰大脑深处的神经元的活动正如最近在其他两种非模式栗施物种中中枢电路的进化研究

7、所证明的那样H.2,但是，即使不是不可能，也很难精确地操纵结构特征，例如电路中神经元的数量或它们之间的连接。这种连接是在动物发育的早期就建立的，其遗传基础尚未得到足够的了解，无法进行定制操作。随着我们的神经避传学工具包的扩展，继续拼凑DSeMMs的谜题将令人兴奋。我们正在进入一个时代，在这个时代，可以使用遗传工具来改变各种生物的神经系统中的精确靶标。同时，在过去的一个世纪甚至更多的时间里，我们对动物行为的变化有无数的观察。通过结合这两种资源，如AUCr等。我们己经在D.Seche11ia中完成了工作,我们终于可以开始测试关于跨多种生物的行为进化的长期假设。甚至喜欢臭味的果蝇也可以提供强有力的洞察力，帮助人们了解大脑如何演化以塑造叁杂的行为。