动物怎么知道午餐时间到了

东京都立大学的研究人员利用果蝇来研究日常饮食模式是如何受到调节的。他们发现卡西莫多(qsm)基因有助于将进食与光/暗周期同步，但在持续的黑暗中则不然：相反，基因时钟(clk)和周期(cyc)保持进食/禁食周期，而神经中的其他“时钟 ”细胞帮助它与天同步。破译饮食周期背后的分子机制有助于我们了解动物的行为，包括我们自己的行为。

动物王国的许多成员每天都在大致相同的时间进食。这是因为需要适应环境的各个方面，包括光线的多少、温度、食物的可用性、掠食者周围的机会，所有这些对于生存都至关重要。它对于有效的消化和新陈代谢也很重要，从而对于我们的整体健康也很重要。

但如此广泛的生物体如何知道何时进食呢?一个重要因素是昼夜节律，这是动物、植物、细菌和藻类等多种生物体所共有的大约每天的生理周期。它充当调节节奏行为的“主时钟”。但动物充满了其他计时机制，称为“外周时钟”，每种机制都有自己不同的生化途径。这些可以通过外部因素(例如喂养)来重置。但这些生物钟控制动物进食行为的具体方式尚不清楚。

现在，由东京都立大学安藤香苗副教授领导的研究小组利用果蝇解决了这个问题，果蝇是一种模式生物，反映了包括人类在内的更复杂动物的许多特征。他们使用了一种称为 CAFE 测定的方法，通过微毛细管喂食果蝇，以准确测量单个果蝇在不同时间的进食量。首先，他们研究了苍蝇如何将饮食习惯与光同步。通过研究果蝇在光/暗周期中的进食情况，之前的工作已经表明，即使在核心生物钟基因、周期(per)和永恒(tim)中引入突变，果蝇在白天也会进食更多。相反，研究小组研究了卡西莫多(qsm)，这是一种编码控制时钟神经元放电的光响应蛋白的基因。通过抑制 qsm，他们发现苍蝇的白天进食模式受到显着影响。我们第一次知道喂养与光介导节律的同步受到 qsm 的影响。

对于在持续黑暗中进食的苍蝇来说，情况并非如此。核心生物钟基因发生突变的果蝇的日常进食模式遭受严重破坏。在所涉及的四个基因中，period (per)、timeless (tim)、cycle (cyc) 和clock (clk)，cyc 和clk 的丢失要严重得多。事实上，人们发现clk/cyc对于创建双模式喂养模式(即进食和禁食期)是必要的，特别是在代谢组织中。但这些周期是如何与日子同步的呢?神经细胞中的分子钟基因而不是代谢组织发挥了主导作用。

该团队的发现让我们第一次了解生物体不同部分的不同时钟如何调节进食/禁食周期，以及它们如何与昼夜节律相匹配。对饮食习惯背后机制的了解有望为动物行为提供新的见解，并为饮食失调提供新的治疗方法。

这项工作得到了法伯神经科学研究所和托马斯杰斐逊大学、国立卫生研究院 [R01AG032279-A1]、武田基金会拨款和 TMU 战略研究基金的支持。