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发布日期:2024-12-21 05:33 点击次数:123古语有云“节制养生,自满伤身”开云体育,但果蝇却用它那少顷又浓烈的小小人命向咱们发出挑战:“你们东说念主类的贯通有点浅!”清华大学盘问团队发表于Nature Communications的最新盘问请示,这些小生物尽然通过饮食调节,巧妙地在“随心恋爱”和“长命百岁”之间找到了一种均衡!
https://doi.org/10.1038/s41467-024-54369-w
这项盘问发现,果蝇在酵母(它们的“高卵白饮食”)上的遴荐,不仅影响了它们的孳生智商,还平直决定了它们的寿命!更有趣的是,交配后的小小果蝇会字据性别调控饮食偏好:雄性减少高卵白摄入来延续人命,雌性则随心补充卵白质以接济“滋长后代”的重负。
你可能觉得果蝇仅仅厨房里烦东说念主的小飞虫,来去无踪微不足道,但你错了!果蝇不仅是遗传学界的“常青树”,还是盘问寿命和孳生之间“玄妙均衡”的巧妙火器。它们工整、低廉、并且能在短短两周内完成从卵到成虫的进化,让盘问者能在短期间内进行大齐实验。并且,果蝇的孳生智商超强,一只雌果蝇每次产卵几百颗,让盘问的样本量短暂翻倍。
另外,在“吃”这件事上,东说念主类靠近高卵白食品的反映频频是:“吃多了是不是会长胖?”“卵白质摄入过多会不会伤肾?”甚而连健身达东说念主吃卵白粉的时候,齐要纠结:“这到底是增肌还是变胖?”,这就好比堕入了一个永连接断的饮食惊慌怪圈。而果蝇在饮食上的遴荐澄莹比咱们简便得多,它们根柢莫得这种激情职守,其对高卵白饮食(尤其是酵母)的偏好,透彻是按需求来。
吃多吃少,全靠战略
盘问者发现,在交配前,无论雌性还是雄性果蝇,靠近高卵白饮食(比如酵母)齐是一副“干饭王”的架势。雌性果蝇吃得多是为了给卵巢“充电”,让卵子更健康更活跃;而雄性果蝇则是为了储备能量,擢升精子质地和交配竞争力。简便来说,这个阶段的果蝇即是在作念必要的准备使命——“先吃好,智力阐述好”。
a:喂食酵母-蔗糖(YS)食品和纯蔗糖(S)食品的雄性果蝇的求偶指数。喂食YS食品的果蝇求偶指数权贵高于喂食S食品的果蝇;b: 雄性果蝇在两种食品条目下的交配竞争力。喂食YS食品的果蝇在交配竞争中更有上风;c: 左图展示了果蝇睾丸尖端的显微图像,其中FasIII阳性的中心(星号标识)被Vasa阳性的生殖干细胞(GSCs,虚线圈出)包围。右图显示了喂食YS食品和S食品的果蝇GSCs的数目。喂食YS食品的果蝇GSCs数目权贵高于喂食S食品的果蝇;d:雄性果蝇在两种食品条目下的精子竞争力。左图为雄性精子竞争实验的暗示图。右图显示了在雌性生殖说念中剩余的GFP标识精子的数目。喂食YS食品的果蝇精子竞争力更强。
听起来像是吃出来的“孳生冠军”,是不是很合算?可惜,世界面哪有免费的午餐!恒久吃高卵白的果蝇,寿命被狠狠打了扣头,抗压智商也一落千丈。换句话说,高卵白是孳生力的“好搭档”,却亦然寿命和抗压力的“刽子手”。
e:在干燥条目下,喂食YS食品和S食品的雄性果蝇的活命率。喂食S食品的果蝇活命率权贵高于喂食YS食品的果蝇;f:在饥饿条目下,喂食YS食品和S食品的雄性果蝇的活命率。喂食S食品的果蝇活命率权贵高于喂食YS食品的果蝇;g:在干燥条目下,喂食YS食品和S食品的雌性果蝇的活命率。收尾与雄性果蝇相似,喂食S食品的雌性果蝇活命率权贵高于喂食YS食品的果蝇;h:在饥饿条目下,喂食YS食品和S食品的雌性果蝇的活命率。喂食S食品的雌性果蝇活命率相通权贵高于喂食YS食品的果蝇。
而到了交配后,雄性和雌性果蝇在饮食模式上平直分说念扬镳:雄性果蝇坐窝切换到“佛系模式”,减少高卵白摄入,开动专注于规复膂力,仿佛在心里默念:“活命才是硬道理!”而雌性果蝇呢?平直参预“干饭模式”,对高卵白爱得无法自拔,大有“为了娃拚命补”的架势。
这背后的逻辑也很简便:雄性果蝇的任务完成了,接下来即是“悠着点,活得久”;而雌性果蝇的任务才刚刚开动,它们需要大齐卵白质来接济分娩卵子和孳生。果蝇用骨子看成告诉咱们,交配后的饮食遴荐,真是全凭需求。
a:使用CAFE(CApillary FEeder)实验测试了不同交配情状下雄性果蝇对酵母的偏好。收尾显示,未交配的果蝇更偏好含有酵母的食品,而交配后的果蝇对酵母的偏好权贵裁减;b:通过两遴荐实验进一步测试了雄性果蝇在不同交配情状下对酵母的偏好。收尾与CAFE实验一致,交配后的果蝇对酵母的偏好裁减;c: 使用flyPAD记载了未交配和交配后雄性果蝇对YS食品(5%蔗糖+5%酵母)和S食品(5%蔗糖)的积贮吸食次数。收尾标明,交配后的果蝇对YS食品的吸食次数权贵减少,而对S食品的吸食次数莫得澄莹变化。
d: 测试了涂抹7,11-HD(一种性信息素)是否能转变雄性果蝇对酵母的偏好。收尾显示,涂抹7,11-HD并莫得权贵转变果蝇对酵母的偏好;e: 测试了显现于固定不动的雌性是否能转变雄性果蝇对酵母的偏好。收尾显示,即使在雌性存在的情况下,交配后的雄性果蝇对酵母的偏好仍然裁减。
饮食背后的“神经操盘手”
事实上,果蝇的饮食变化背后有些“关节操盘手”在阐述作用——CRZ神经元和ALK神经元。
盘问者通过激活CRZ神经元,能权贵减少未交配雄性果蝇对酵母的偏好。
a:当CRZ神经元被激活时,未交配雄性果蝇对酵母的偏好。收尾标明,激活CRZ神经元会导致未交配雄性果蝇对酵母的偏好下跌。
为了深入清爽CRZ怎么调节果蝇对酵母的偏好,盘问者进一步探索了与膳食卵白质或氨基酸偏好规划的神经群体,相等是LK神经元。令东说念主惊喜的是,他们发目下LK神经元中特异性敲低CrzR(CRZ的受体)省略撤废雄性果蝇因交配引起的酵母偏好裁减,就像是给这些果蝇的“好意思食空想”按下了暂停键,这标明CRZ通过作用于LK神经元上的CRZ受体来调节果蝇对酵母的偏好。
b:在LK神经元中敲除CrzR基因后,雄性果蝇对酵母的偏好。
c:通过CRzR神经元与LK神经元的交叉实验,展示了雄性核心神经系统中ALK神经元的抒发模式。
盘问者还足下遗传学法子,在果蝇前脑中发现了ALK神经元。实验收尾显示,激活ALK神经元相通也能减少未交配雄性果蝇对酵母的偏好,而如果遴荐阻挡ALK神经元,则即使在交配后,雄性果蝇对酵母的偏好也不会裁减。
d: 激活ALK神经元后,未交配雄性果蝇对酵母的偏好。喂食全反式视黄醇(ATR)的果蝇对酵母的偏好有所下跌。
e: 在阻挡ALK神经元后,未交配和已交配雄性果蝇对酵母的偏好。阻挡ALK神经元会影响已交配雄性果蝇对酵母的偏好。
令东说念主巧合的是,ALK神经元是在交配后起作用的!相较于未交配组,交配组的ALK神经元钙水平权贵高涨。
而ALK和CRZ神经元这种裁减“酵母偏好”智商,主要通过“神经肽信号”杀青的:他们开释的短神经肽F(sNPF),与卑劣的FB-LAL神经元上的受体趋奉后,反向阻挡了“我方”的看成,最终减少了雄性果蝇对酵母的偏好。
f: 不同交配情状下雄性ALK神经元的钙信号(Ca2+);g: 在敲除CrzR基因后,不同交配情状下雄性ALK神经元的钙信号。
那关于雌性果蝇的神经回路又是怎么的呢?盘问者们用钙成像技能不雅察了雌性果蝇的ALK神经元,发现交配后的这些神经元活跃得像在“开派对”。而一朝当ALK神经元被“静音”后,相较于其它交配后雌性果蝇对酵母的随心怜爱,“静音ALK雌性果蝇”的爱仿佛隐藏了一般,对酵母并莫得多高的转机,这相通说明了ALK神经元在调节雌性果蝇交配后饮食偏好中的关节作用。
在雄性果蝇的世界里,ALK神经元通过开释sNPF神经肽来告诉他们:“嘿,哥们,交配收场,该少吃点酵母了。” 而与雄性果蝇稍有不同的是,在雌性果蝇的世界里,ALK神经元则通过开释LK神经肽来冷落:“女士们,为了下一代,多吃点酵母吧!”
不难发现,ALK神经元的这种性别特异性,就像是果蝇神经系统中的“变形金刚”,省略字据果蝇的性别和生殖情状,活泼调理其功能,确保果蝇在不同生活阶段齐能“吃得开”。这种性别特异性,可能是进化流程中的一种“衡量游戏”。雌性果蝇通过增多酵母摄入来提高孳生得手率,而雄性果蝇则通过减少酵母摄入来保捏我方的寿命,这就像是在玩一场“活命还是孳生”的博弈。
那有莫得既能保证寿命,又能完成“孳生”重负的方针呢?盘问者还真就作念到了!
果蝇界也流行“间歇性饮食”
为了探索间歇性酵母摄入对果蝇生殖智商和寿命的影响,盘问团队通过巧妙的实验蓄意,模拟交配后雌性果蝇对酵母“随心怜爱”的3天情状,即制定特定的\"3天饮食食谱\",一天享受酵母-蔗糖(YS)大餐,其余两天则是纯蔗糖(S)食品。同期,为保证“随心怜爱”情状捏续,每三天交配一次。
实验收尾显示,与恒定摄入YS食品比拟,间歇性摄入酵母,并莫得转变交配后雌性果蝇的孳生力,而寿命竟获取了延迟。
而这一论断,盘问者在雄性果蝇身上也相通获取了考据:先前的盘问标明,雄性果蝇对酵母的转机减退风物主若是发生在交配后的两天内,为了沟通这一变化,盘问东说念主员相通给雄性果蝇安排了YS与S大餐,每三天与雌性果蝇配对3小时。收尾发现雄性果蝇,在交配后,间歇性摄入酵母,不仅让它们活得更久,还巧合地擢升了孳生力。
这不禁让东说念主念念象,如果果蝇界也有“健康饮食博主”,它们应该会大肆珍摄这种“间歇性酵母饮食法”。
a: 雄性果蝇在交配后对酵母的偏好捏续期间。实验蓄意包括了酵母打劫、交配和CAFE测试。交配后的雄性果蝇对酵母的偏好在两天后权贵裁减;b: 不同饮食条目下雄性果蝇的后代积贮数目,玄色箭头深入整个雄性果蝇死字的期间点。间歇性摄入酵母的雄性果蝇(SYS组)在孳生力上阐述更好;c: 不同饮食条目下雄性果蝇的寿命。间歇性摄入酵母的雄性果蝇寿命更长(SYS组)。
d: 雌性果蝇在交配后对酵母的偏好捏续期间。实验蓄意与雄性果蝇相似,但雌性果蝇在交配后对酵母的偏好捏续期间更长;e:不同饮食条目下雌性果蝇的后代积贮数目,玄色箭头深入整个雌性果蝇死字的期间点。间歇性摄入酵母的雌性果蝇(SYS组)在孳生力上阐述更好;f: 不同饮食条目下雌性果蝇的寿命。间歇性摄入酵母的雌性果蝇寿命更长,但这种饮食模式对孳生力的增多效劳不如在雄性中澄莹。
总的来说,盘问收尾接济了高卵白饮食与生殖智商及寿命之间的衡量干系,“活命还是孳生”确乎大有机灵。咱们眼前再放着高卵白食品,也不必望而生畏,谈之色变,毕竟它可能是同期领有寿命和“性福”的巧妙火器~
参考贵寓:
[1]Liu, C., Tian, N., Chang, P.et al. Mating reconciles fitness and fecundity by switching diet preference in flies. Nat Commun 15, 9912 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54369-w
[2]Solon-Biet, S. M., Walters, K. A., Simanainen, U. K., McMahon, A. C., Ruohonen, K., Ballard, J. W. O., . . . Simpson, S. J. (2015). Macronutrient balance, reproductive function,and lifespan in aging mice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(11), 3481-3486. doi:10.1073/pnas.1422041112
[3]Chen Y, Li X, Yang M, Jia C, He Z, Zhou S, Ruan P, Wang Y, Tang C, Pan W, Long H, Zhao M, Lu L, Peng W, Akbar A, Wu IX, Li S, Wu H, Lu Q. Time-restricted eating reveals a \"younger\" immune system and reshapes the intestinal microbiome in human. Redox Biol.2024 Nov 9;78:103422. doi: 10.1016/j.redox.2024.103422. Epub ahead of print. PMID: 39561680.
撰文 | 木白
裁剪 | 木白
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