为什么有的人很能吃？水母和果蝇揭示了饥饿调节的起源

　　为了生存，所有生物都必须控制自己的食欲。荷尔蒙和叫做神经肽的小蛋白质执行这个过程，刺激饥饿感和饱腹感。当研究人员注意到调节支肢水母摄食的神经肽GAWamide和调节果蝇摄食的神经肽肌抑制肽之间的相似性时，他们决定测试是否可以交换两者。它们在这方面的成功突显了喂养调节的深层进化起源。

　　

几十年的研究表明，进食的动机，即饥饿感和饱腹感，是由激素和称为神经肽的小蛋白质控制的。它们存在于人类、小鼠和果蝇等广泛的生物体内。如此广泛的现象表明有一个共同的进化起源。为了探索这一现象，一个研究小组转向了水母和果蝇，发现了一些令人惊讶的结果。

尽管水母至少在6亿年前与哺乳动物有共同的祖先，但它们的身体更简单;它们拥有被称为神经网络的弥散神经系统，不像哺乳动物有更具体的结构，如大脑或神经节。尽管如此，水母拥有丰富的行为储备，包括精心设计的觅食策略、交配仪式、睡眠甚至学习。尽管它们在生命之树中占有重要的地位，但这些迷人的生物仍然没有得到充分的研究，关于它们如何控制食物摄入量，我们几乎一无所知。

该小组由东北大学生命科学研究生院的hiromo Tanimoto和Vladimiros Thoma领导，重点研究了一种可以在实验室中饲养的具有分枝触须的小型水母Cladonema。这些水母根据饥饿的程度来调节它们的食量。

Tanimoto说:“首先，为了了解潜在的摄食调节机制，我们比较了饥饿和喂食水母的基因表达图谱。进食状态改变了许多基因的表达水平，包括一些编码神经肽的基因。通过合成和测试这些神经肽，我们发现五种神经肽减少了饥饿水母的摄食。”

然后，研究人员深入研究了一种神经肽——GLWamide——是如何控制进食的。一项详细的行为分析显示，GLWamide抑制了触手缩短，这是将捕获的猎物转移到嘴里的关键步骤。当研究人员标记GLWamide时，他们发现它存在于触手底部的运动神经元中，喂食会增加GLWamide的水平。由此得出的结论是，在分枝杆菌中，GLWamide是一种饱腹感信号——一种发送到神经系统的信号，表明身体已经有了足够的食物。

然而，研究人员对这一发现的进化意义的探索并没有止步于此。相反，他们研究了其他物种。果蝇的摄食模式受神经肽肌抑制肽(MIP)的调节。缺乏MIP的果蝇吃更多的食物，最终变得肥胖。有趣的是，MIP和glwaamide在结构上有相似之处，这表明它们是通过进化联系在一起的。

Thoma说:“由于GLWamide和MIP的功能尽管有6亿年的差异，但一直是保守的，这让我们思考是否有可能交换它们。我们确实做到了，首先给水母MIP，然后在没有MIP的苍蝇中表达GLWamide。”

令人惊讶的是，MIP减少了支线虫的进食，就像GLWamide一样。此外，果蝇体内的GLWamide消除了它们的异常暴饮暴食，这表明水母和昆虫体内的GLWamide/MIP系统的功能守恒。

Tanimoto指出，他们的研究强调了保守饱腹感信号的深层进化起源，以及利用比较方法的重要性。“我们希望我们的比较方法将启发在更广泛的进化背景下，对分子、神经元和回路在调节行为中的作用进行集中研究。”

Vladimiros Thoma, Shuhei Sakai, Koki Nagata, Yuu Ishii, Shinichiro Maruyama, Ayako Abe, Shu Kondo, Masakado Kawata, Shun Hamada, Ryusaku Deguchi, Hiromu Tanimoto. On the origin of appetite: GLWamide in jellyfish represents an ancestral satiety neuropeptide. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 (15)