“温水煮青蛙”的奥秘
2016-10-26 张迪 生物通
“温水煮青蛙”的故事应该很多人都听过，这是一个经典的青蛙实验，科学家们发现在温度变化很慢的时候动物对温度的敏感性就会降低。事实上包括人在内的许多动物都有这个特点，但是这到底是为什么呢？来自加州大学圣塔芭芭拉分校的Craig Montell教授带领他的两位研究生：罗俊杰（Junjie Luo，音译）和沈伟（Wei Shen，音译）利用他们研发果蝇幼虫模型，揭示出了动物为何会在快速升温和慢速升温中表现
“温水煮青蛙”的故事应该很多人都听过，这是一个经典的青蛙实验，科学家们发现在温度变化很慢的时候动物对温度的敏感性就会降低。事实上包括人在内的许多动物都有这个特点，但是这到底是为什么呢？
来自加州大学圣塔芭芭拉分校的Craig Montell教授带领他的两位研究生：罗俊杰（Junjie Luo，音译）和沈伟（Wei Shen，音译）利用他们研发果蝇幼虫模型，揭示出了动物为何会在快速升温和慢速升温中表现出不同的行为。
（Craig Montell与罗俊杰）
这一研究成果公布在10月24日的Nature Neuroscience杂志上。研究人员发现迅速的25华氏温度的变化会引起果蝇幼虫扭体反应。然而，当温度升高得很慢的时候，动物反应就会减少。
“我们了解不少关于动物对温度突然大变化的反应，它们会启动逃生应答来对有害高温做出反应，但是这些动物为何会对同样的高温，只是升高的慢一些的温度变化做出不同的反应呢？”UCSB神经科学教授Montell说。
答案就是两部分机制。
首先，Montell等人在大脑中发现了温度感知神经元，主要负责感知温度变化率，“当温度出现剧烈变化的时候，就会出现大脑保护，尤其对于果蝇幼虫来说，因为它们是冷血动物，体温与外部温度保持平衡。如果它们的大脑感知到了温度快速增加，就会刺激扭体反应”，Montell解释道。
其次，研究人员发现对快速升温的迅速应答取决于瞬时受体电位 (TRP) 通道，细胞温度感应器： TRPA1 蛋白的激活并不仅仅由绝对温度决定，同样也取决于温度变化率。如果温度升高较快，TRPA1 就会快速开启，激活大脑温度感知神经元。当温度慢慢升高时，TRPA1不太活跃。
“机体内有一种反馈机制能快速开启和关闭这种蛋白，”Montell说，“但它快速开启时，就能刺激通路引发扭体反应。但当这个过程（温度变化）慢慢发生时，开启和关闭机制就会相互抵消。”
科学家们认为感知温度变化率的这种感知能力对于动物快速应答，逃避有害温度非常重要。
“我们认为其它动物也具有类似的机制，如青蛙，同样在人体内也可能存在相关机制，影响温度敏感TRP通道。最终如果这被证明是一个保守的通用机制，那么我们的这一发现将会为动物如何适应温度变化率提出分子机制。”
原始出处：Junjie Luo,Wei L Shen&Craig Montell，TRPA1 mediates sensation of the rate of temperature change in Drosophila larvae.Nature Neuroscience.17 October 2016.
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