在無(wú)腦水生生物中發(fā)現(xiàn)的食欲的古老起源

即使是最簡(jiǎn)單的生物也知道饑餓。對(duì)食物的渴望推動(dòng)了所有生物的決定和行為。

對(duì)于我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，隨之而來(lái)的饑餓行為起源于我們的大腦。然后，由我們的外部神經(jīng)系統(tǒng)讓我們的大腦知道我們什么時(shí)候吃飽了。但并非所有動(dòng)物都有大腦，因此基爾大學(xué)動(dòng)物學(xué)家克里斯托夫·吉茲（Christoph Giez）及其同事研究了在淡水中發(fā)現(xiàn)的水母親戚，稱(chēng)為水螅，看看無(wú)腦生物如何平衡饑餓感和飽腹感。

令他們驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)九頭蛇的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)比預(yù)期的要復(fù)雜得多。盡管它們沒(méi)有大腦，但九頭蛇也有一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)就像我們的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，包括我們的大腦，另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)就像我們的周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)，包括我們大腦和脊髓之外的所有神經(jīng)，包括我們腸道中的神經(jīng)。

在水螅中，負(fù)責(zé)消化的網(wǎng)絡(luò)（N4）位于內(nèi)部，而另一個(gè)飽腹感網(wǎng)絡(luò)（N3）位于外部，但這兩個(gè)系統(tǒng)并不像我們的神經(jīng)系統(tǒng)那樣被分成完全不同的身體部位。

“這證明，一個(gè)非常簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，如淡水息肉的彌漫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)能夠感知到像內(nèi)部代謝狀態(tài)這樣復(fù)雜的東西，并可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)相關(guān)行為。解釋基爾大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家托馬斯·博世。

在一系列實(shí)驗(yàn)中，吉茲和團(tuán)隊(duì)表明，九頭蛇確實(shí)可以根據(jù)飽腹感來(lái)檢測(cè)和改變它們的行為。

“例如，在喂養(yǎng)動(dòng)物后，它們對(duì)光刺激的吸引力明顯降低，對(duì)自然運(yùn)動(dòng)模式的抑制同樣強(qiáng)烈，”說(shuō)吉茲。

“一種可能性是九頭蛇向光移動(dòng)尋找食物，進(jìn)行類(lèi)似翻筋斗的運(yùn)動(dòng)。因此，飽腹感抑制了這些行為模式，因?yàn)楸晃故车膭?dòng)物暫時(shí)不必尋找食物。

當(dāng)研究人員移除水螅的外部神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（N3）時(shí)，這些動(dòng)物失去了光定向能力，更有可能張開(kāi)嘴吃東西。這表明N3神經(jīng)元對(duì)張口具有抑制作用。

“因此，我們可以推斷出，[外部]人口主要負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)和刺激的整合，”解釋吉茲?！巴ㄟ^(guò)在一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中證明神經(jīng)元的這種亞功能化，我們能夠證明Hydra中的某些神經(jīng)群已經(jīng)可以承擔(dān)類(lèi)似于更復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)中的中樞功能。

九頭蛇神經(jīng)系統(tǒng)共同控制著半透明動(dòng)物的食欲，這表明這些獨(dú)立但相互交流的系統(tǒng)在動(dòng)物進(jìn)化的早期就出現(xiàn)了。雖然研究人員無(wú)法找到兩個(gè)系統(tǒng)之間的直接物理聯(lián)系，但他們懷疑它們的通信是通過(guò)化學(xué)方式進(jìn)行的。

跟不可思議的再生能力以及對(duì)衰老的蔑視，九頭蛇長(zhǎng)期以來(lái)一直吸引著研究人員?，F(xiàn)在，他們的神經(jīng)系統(tǒng)似乎也能夠教會(huì)我們更多關(guān)于饑餓的進(jìn)化起源。

這項(xiàng)研究發(fā)表在細(xì)胞報(bào)告.

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