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  • 發布時間:2013-06-04 10:31 原文鏈接: 一個基因讓老鼠不再怕貓

      當老鼠嗅到貓的存在,它會本能地躲避貓,以免成為盤中餐。那么老鼠是如何做到的?美國西北大學一項關于嗅覺受體的研究表明,造成“老鼠怕貓”行為的關鍵,就是一個基因。

      神經生物學家托馬斯·波扎(Thomas Bozza)領導的研究團隊發現,敲除老鼠的一個嗅覺受體基因,就會造成其行為上的變化。TAAR4,這個基因編碼一個受體,這個受體對食肉動物尿液中一種豐富的化學物質產生應答。正常的老鼠具有本能地避開捕食者氣味的能力,相反,缺少TAAR4基因的老鼠則不會。

      這項4月28日發表在Nature的研究,讓我們對嗅覺有了新的理解:僅僅是一個基因之差,結果就會大不同。

      與視覺相比,我們對嗅覺受體的研究非常少。色覺的產生依賴于眼中感覺神經元的三種光敏受體的協同作用。如果其中一種光敏受體產生突變,就會造成色盲。“要理解這三種光敏受體的重要性以及其進化歷程并不困難,但嗅覺系統更為復雜。”波扎說道,他是這項研究的作者,同時也是溫伯格文理學院的神經生物學助理教授。

      人類有三種色覺受體,而嗅覺受體相關基因則有380個,老鼠甚至有1000多個嗅覺受體基因。而且,咖啡香味和香水這些普通的氣味往往就能激活很多嗅覺受體。波扎說:“在嗅覺研究領域,人們有一個普遍共識,缺少一個嗅覺受體基因是不會對嗅覺造成嚴重影響的。”波扎和他的同事希望驗證這一假設,他們通過基因手段去除一類特定的受體基因,這類受體是“追蹤胺類物質”的受體。

      波扎的團隊發現,TAAR基因對胺類物質極為敏感,這類胺類物質在生物體內廣泛存在,并且主要存在于腐爛物質和代謝物中。老鼠和人一樣,都會本能地避開這些難聞腥臭的胺類物質。

      波扎團隊的博士后亞當?德文(本研究的第一作者)以及碩士羅德里格?帕西菲科,他們培育出了缺少所有14個TAAR基因的老鼠。發現,這些老鼠不再反感胺類物質。隨后,研究者僅僅只敲除TAAR4基因,TAAR4基因編碼的受體僅對苯乙胺做出應答,苯乙胺是一種在食肉動物尿液中含量很高的物質。有趣的是,缺少TAAR4的老鼠不會對苯乙胺做出應答,換句話說,它們不再害怕嗅到貓的尿液,但對其他胺類物質卻沒有此反應。“看到這樣的選擇應答真是太激動人心了,只要敲除老鼠的一個嗅覺受體基因,就能改變它們的行為。”德文說。

      到目前為止,研究人員發現的所有的哺乳動物中都存在TAAR基因,人類也一樣。“事實上,這么多動物保留有TAAR基因,這就意味著這類基因對于我們的生存十分重要。”波扎說。

      我們認為TARR基因能使動物對胺類物質十分敏感。另外,TAAR基因對人類的作用也許是讓我們避開富含胺類的腐爛物質。確切地說,TAAR基因的作用機理或許是向大腦的特定區域傳遞信號,這些區域與動物的反感逃避行為有關。

      波扎團隊近期發現,人類鼻子中表達TAAR基因的神經元與嗅球的特定區域連接,嗅球是腦中接收嗅覺信號的第一站。這項研究表明,TAAR基因在老鼠中導致對胺類物質的特定應答,人類也不例外。“我們希望通過這項研究揭示特定的大腦回路,這將為我們研究哺乳動物的本能行為奠定基礎,這也有助于我們研究神經回路是如何影響行為的。”波扎稱。

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