[读懂科学]果蝇如何躲避杀虫剂？

包括人在内的动物如何感知和区分味道，从而摄取安全食物的研究正不断深入。美国一研究团队首次在动物中确认，果蝇（Drosophila melanogaster）具有感知碱性味道的受体。果蝇如何感知强碱性物质，从而躲避有毒食物和杀虫剂的秘密由此揭晓。

位于美国费城的莫内尔化学感官中心（Monell Chemical Senses Center）研究团队于本月20日在国际学术期刊《自然·代谢》（Nature Metabolism）上发表论文，公布了这一研究结果。

果蝇。资料图片。

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大多数动物只能在较窄的酸度（氢离子浓度·pH）范围内生存，因此感知碱性和酸性的能力对生存至关重要。pH表示氢离子浓度，分为1至14级。数值越低越酸性，越高越碱性（碱性），中间的pH7为中性。

近年来的研究已经揭示了动物感知酸味、即酸性物质时所涉及的受体、细胞和神经回路等。但关于如何感知碱性味道，此前尚无定论。针对人和猫所做的部分研究中，有观点提出碱性感觉可能是一种味觉，但并未得到证实。

研究团队基于既往研究中“果蝇可以感知广泛味道”的结果，调查它们是否具有能够感知高pH范围、即碱性物质的受体。

研究团队在同一只培养皿的一半涂上中性的红色凝胶，另一半则混入氢氧化钠制成碱性的蓝色凝胶，然后喂给果蝇，以此观察它们偏好何种酸度的食物。结果发现，碱性越强，果蝇进食得越少，更偏好中性的凝胶。但有趣的是，一部分果蝇却无法区分这两种凝胶的差异。研究团队对这部分果蝇与正常果蝇的基因进行分析比较后发现，那些不能区分中性和碱性的果蝇存在基因突变。相当于哺乳动物舌头的果蝇细长口器，以及足部、触角末端的感觉神经细胞相关基因发生了变异，因而无法正常发挥功能。

在细胞水平的研究中，研究团队发现，这一基因可以生成感知碱性物质的受体蛋白。当该受体蛋白感知到碱性物质时，会打开细胞膜上的通道，使带负电荷（−）的氯离子从神经细胞中流出，将信息传递至大脑，发出“回避这种食物”的信号。研究团队还利用光遗传学（optogenetics）技术将这一基因人工激活，结果发现，果蝇即便正在饮用糖溶液，也会像感知到碱性一样缩回口器。由此证明，这一基因在果蝇感知碱性物质中发挥着关键作用。

不过，这一结果并不能直接套用于人类等脊椎动物，因为脊椎动物并不具备这样直接参与碱性物质感知的基因。

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南加州大学教授Emily Liman表示：“果蝇和人类都能感知甜味、苦味、酸味等类似的味觉，但受体并不相同。”她评价称：“此次研究结果有望推动相关研究，探讨脊椎动物是否也拥有与果蝇类似形式的碱受体，以及是否能够感知强烈的碱性味道。”她还补充说：“这项研究为我们理解昆虫如何决定在何处产卵、以及在喷洒杀虫剂等害虫防治行为中如何应对环境，提供了新的洞见。”

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