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        生物學(xué)家揭示了調(diào)節(jié)動(dòng)物感知溫度變化速率的能力的分子機(jī)制
        
			
        
				2019-01-12 09:55:08
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        在關(guān)于青蛙的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水溫逐漸上升時(shí)，兩棲動(dòng)物逃離危險(xiǎn)熱水的沖動(dòng)明顯減少。事實(shí)上，許多動(dòng)物對(duì)溫度的敏感性- 包括人類 - 同樣受到增加率的影響。然而，究竟為什么還沒(méi)有被理解。為了揭示這一現(xiàn)象，加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校教授克雷格·蒙特爾和研究生羅俊杰和魏申開(kāi)發(fā)了果蠅幼蟲(chóng)作為模型，揭示了動(dòng)物對(duì)溫度快速和緩慢上升的不同行為反應(yīng)的機(jī)制。
        

        生物學(xué)家揭示了調(diào)節(jié)動(dòng)物感知溫度變化速率的能力的分子機(jī)制
        

        研究人員發(fā)現(xiàn)，25華氏度的快速溫度變化引起果蠅幼蟲(chóng)的扭體反應(yīng)。然而，當(dāng)溫度逐漸升高時(shí)，反應(yīng)的動(dòng)物要少得多，而對(duì)于那些動(dòng)物，則平均閾值溫度顯著升高。該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果發(fā)表在Nature Neuroscience雜志上。
        

        “我們對(duì)動(dòng)物如何感知溫度的大幅度和突然升高有很多了解，”加州大學(xué)海洋學(xué)院分子，細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)系的Patricia和Robert Duggan神經(jīng)科學(xué)教授Montell說(shuō)。“他們通過(guò)啟動(dòng)逃避反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)有害的熱量。但是當(dāng)變化真的很慢時(shí)，動(dòng)物對(duì)相同的高溫如此敏感呢?”
        

        這個(gè)問(wèn)題的答案原來(lái)分為兩部分。首先，Montell和他的團(tuán)隊(duì)確定了大腦中負(fù)責(zé)感知溫度變化速率的熱感覺(jué)神經(jīng)元，這有助于確定潛在的分子機(jī)制。
        

        “當(dāng)溫度發(fā)生真正的快速變化時(shí)，你需要保護(hù)大腦，特別是蠅幼蟲(chóng)，因?yàn)樗鼈兪抢溲?，它們的體溫與外界平衡，”蒙特爾解釋說(shuō)。“如果他們的大腦感到溫度迅速升高，那就會(huì)刺激扭動(dòng)反應(yīng)。”
        

        其次，研究人員發(fā)現(xiàn)，對(duì)快速增加的熱量的快速反應(yīng)取決于瞬態(tài)受體電位(TRP)通道。細(xì)胞溫度傳感器(一種叫做TRPA1的蛋白質(zhì))的激活不僅僅是絕對(duì)溫度的函數(shù)，而是取決于溫度變化的速率。如果溫度升高很快，TRPA1會(huì)迅速開(kāi)啟并激發(fā)那些熱感覺(jué)大腦神經(jīng)元。當(dāng)溫度緩慢升高時(shí)，TRPA1活性降低。
        

        “有一種反饋機(jī)制可以在開(kāi)啟時(shí)盡快關(guān)閉這種蛋白質(zhì)，”蒙特爾說(shuō)。“當(dāng)它快速打開(kāi)時(shí)，它會(huì)刺激通道產(chǎn)生扭曲反應(yīng)。但是當(dāng)過(guò)程緩慢發(fā)生時(shí)，開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)會(huì)相互抵消。”科學(xué)家認(rèn)為，感知溫度變化速率的能力是一種關(guān)鍵的生存機(jī)制，它允許動(dòng)物在太晚之前快速響應(yīng)并逃離有害的熱量景觀。
        

        “我們認(rèn)為其他動(dòng)物也會(huì)出現(xiàn)類似的機(jī)制 - 例如青蛙，”蒙特爾說(shuō)。“可能相關(guān)機(jī)制也影響人類對(duì)溫度敏感的TRP通道。最終，如果跨物種保守的共同機(jī)制，我們的研究結(jié)果可以提供對(duì)不同動(dòng)物如何適應(yīng)溫度變化率的見(jiàn)解。”
        
			

			
          
        
			
        
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