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昆虫和哺乳动物具有针对不同光强度的特殊传感器

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2019-12-21浏览次数:725

日照强度的增加会延长睡眠时间,导致午休时间延长,从而导致活动延迟到晚上。听起来像是对2018年异常炎热的夏季影响的分析实际上是维尔茨堡和美国科学家最近的一项研究的结果。神经生物学家研究了不同光照强度对果蝇昼夜节律的影响,果蝇也称为常见果蝇。

诺贝尔奖获得者实验室研究

“我们可以证明,低强度,中等强度和高强度的光可以使苍蝇的大脑中的时钟同步到24小时,”Charlotte Helfrich-F?rster简要介绍了该论文的核心结论。该教授是维尔茨堡大学的神经生物学和遗传学教授。她的研究重点是时间生物学,指生物体中的周期性(循环)现象。

她与她的前博士生Matthias Schlichting一起领导了这项研究,他目前在迈克尔罗斯巴什实验室工作,他是美国马萨诸塞州沃尔瑟姆布兰代斯大学2017年诺贝尔生理学奖获得者。该团队在最新一期的“神经科学”杂志上发表了这些研究结果。

每日午睡时间延长一小时

实验表明,高强度光显着影响果蝇的活动模式。效果在“Napping”中最明显,平均时间为1小时但至少30分钟。这导致习惯性晚间活动的高峰延迟,导致苍蝇比平常晚一到两个小时。

科学家们还能够确定导致分子水平行为变化的罪魁祸首:视网膜外的特殊光感受器,称为Hofbauer-Buchner眼孔或短HB眼孔。这些显微镜的小“额外眼睛” - 每个仅由四个感觉细胞组成 - 仅在30年前由维尔茨堡生物学家Alois Hofbauer和Erich Buchner发现。

有用的保护响应

Helfrich-F?rster解释说:“我们第一次能够证明Hofbauer-Buchner眼睛可以对高强度光线做出反应并延长苍蝇的睡眠时间。”他们通过多阶段信号通路实现了这一目标。HB eye Well HB使用特定的乙酰胆碱受体来增加时钟神经元子集中的钙水平。因此,神经元在飞脑后部释放出一种特殊的神经肽,即“色素沉着分散因子”(PDF)。有些PDF可以调节其他时钟神经元的活动,调整小睡的长度,并控制晚间活动的开始。

科学家认为果蝇对高强度光的反应是有道理的。神经生物学家解释说:“这是在一天中旬避免强烈和潜在有害光线的重要机制。”毕竟,高温强度经常发生在炎热的夏天,特别是对于昆虫 - 一方面因为它们非常快它们是脱水的,因为在明亮的日光下捕食者更容易找到它们。

人类可比结构

为了排除延长的午睡可能不是由光强度引起的,而是由相关的温暖气温引起的,科学家们还对一组转基因果蝇对照进行了实验。这些苍蝇的生物钟不再对温度变化做出反应,但果蝇仍然表现出行为变化。这支持了光强度导致更长的小睡和夜间活动延迟的假设。

据研究人员称,他们的研究结果表明“果蝇与哺乳动物系统之间存在惊人的相似性”。顺便提一下,哺乳动物 - 以及人类 - 都有专门的光感受器,可以感知眩光并将信号直接转发到间脑(下丘脑)特殊区域的生物钟。尚不清楚它们的激活是否会导致人类长时间小睡。但科学家们认为这是非常可能的。

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