2019-09-19 06:28:01
为果蝇的颜色偏好提供了绿灯

一个多世纪以来,这种谦逊无处不在的果蝇帮助科学家揭示了人类的遗传,疾病和行为。现在,迈阿密大学研究人员的一项新研究表明,这种微小的有翼昆虫具有与光有着先天的时间和颜色依赖性,这增加了我们自己的颜色选择取决于一天中的时间的有趣可能性。

在周三发表在“自然”杂志上的一项研究中,研究人员发现了两个意外的发现。首先,他们发现,如果有选择的话,果蝇会在清晨和下午晚些时候被吸引到绿灯,当它们最活跃时,在中午时会被红色或昏暗的光线吸引,就像很多人一样。慢下来吃,也许午睡。

令研究人员惊讶的是,他们还发现果蝇果蝇(Drosophila melanogaster)在一天中表现出对蓝光的“强烈回避”,这一发现使其长达数十年的假设。可以追溯到20世纪70年代的先前实验确定果蝇被蓝光吸引,蓝光是生物钟的主要驱动因素,或者是控制人类和大多数其他动物生命的遗传24小时计时器。

“如果给出一个选择,苍蝇不会选择蓝色的事实是令人惊讶的,但最令人惊讶的事情,不仅与苍蝇有关,而且与一般的颜色偏好有关,是颜色偏好随时间变化的事实, “资深作家Sheyum Syed说,他是物理学助理教授,他与博士后学生Stanislav Lazopulo一起构思并设计了这项研究。 “这一发现开启了人类颜色偏好也随着时间变化的可能性,这可以解释为什么很难确定颜色如何引导我们的选择。”

研究合着者詹姆斯·D·贝克(James D. Baker)是负责监督研究的生物学研究助理教授,“斯坦已经证明,这些动物在一天中的不同时间对不同颜色的光有非常明显的偏好,每天都可以重复,个体对个体,基因型基因型。我们的研究界对此事没有任何想法。“

四年前,作为赛义德实验室的一名研究生,Lazopulo开始着手确定果蝇如何应对他们在自然休闲中所体验到的彩色光线。如果给出选择,他们会选择什么样的光?会有模式吗?他们的选择是否会受到指导所有生物的生物钟的指导?

在他的兄弟安德烈的帮助下,他创造了一套精心设计的行为实验,包括将数百只单蝇放入微小的多色管中,一端有塞子,另一端有食物,还有三个不同的“房间” - 绿色,一个红色,一个蓝色 - 昆虫可以自由导航。

然后,他记录了他们的动作,通过12小时的持续光照和12小时的完全黑暗,一次多达两个星期。当Lazopulo回顾对录音的初步计算机分析时,他认为他错误地编写了计算机程序。

“他们实际上不喜欢蓝光。他们远离蓝光,”他说。 “这绝对是一个意想不到的结果。基于所有以前的知识,我们并没有期望对绿色有这样的偏好,避免蓝色,以及这种行为中的强大模式。”

但是计算机程序,视频和他的眼睛都没有瑕疵。在白天,苍蝇一直避开蓝色区域,即使他们的食物被放在一个。在这种情况下,他们会短暂地入侵蓝区,但只能喂食。

相比之下,早晨灯光亮起后,苍蝇开始占据绿色区域大约两个小时。到了中午,他们对绿色和他们的活动的偏好减少了,大约一半的人口分布在绿色和红色或暗淡的区域之间。然后,在灯关闭前约一小时,苍蝇返回绿色区域,并且它们处于更活跃的状态。后来,在熄灯阶段,苍蝇随机分布在三个区域,研究人员说,“光线对于产生观察到的模式至关重要。”

Lazopulo和Syed,他们的实验室研究果蝇行为,以更好地了解动物的睡眠,梳理和颜色偏好,将早期研究的不同结果归因于长期跟踪方法的改进和实验设计的差异,特别是苍蝇必须选择颜色偏好的时间和条件的差异。

Syed说,过去的研究人员测试了果蝇的颜色偏好,将苍蝇放入T形小瓶的底部并给予它们30秒的时间来决定T的哪个臂退出 - 一个带绿灯,另一个带蓝色。密歇根大学的研究人员怀疑苍蝇在胁迫下选择了蓝色,作为“对有害刺激的回避反应”。

但是现在他们知道,在他们闲暇和更自然的条件下,果蝇喜欢绿色,就像果树的叶子,在许多农民的挫折中,他们喜欢产卵。

通过Baker所谓的“一系列实验”,其中包括一系列遗传操作,研究人员还发现果蝇的颜色驱动行为不仅仅依赖于其视觉系统,如前所述,还有昆虫腹部的光敏细胞感觉到蓝色。他们的内部时钟指导决定保持绿色或在一天中间选择昏暗的灯光。删除时钟基因,果蝇总是保持绿色,中午从不切换到昏暗的光线。

但即使没有时钟,他们仍然可以避免蓝色,这要归功于那些独立于时钟基因发出信号的腹部细胞。

这对人类意味着什么还有待观察。但是,胚胎学家托马斯·亨特·摩根(Thomas Hunt Morgan)开始繁殖果蝇以证实遗传性状是如何遗传的110年后,密歇根大学的研究人员已经证明,从这种常见的害虫中学到的东西还有很多东西,这种害虫已经发展成为地球上研究最多的动物。总共有10位科学家因使用果蝇的突破性生物发现而获得了6项诺贝尔奖,这些果蝇的遗传和生理构成比人类简单得多,但非常相似。

1933年,摩根因发现染色体在遗传中的作用而获得了第一个诺贝尔奖; 2017年,三位科学家获得了最新成果,用于分离控制几乎每个生物体日常生活节奏的生物钟基因 - 不仅在大脑中,而且在几乎每个细胞中。

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