对包括人类在内的任何动物而言，进食与交配可以说是最基础的两类行为。而如何在这两种行为之间进行决策、权衡优先级，对动物的生存、演化至关重要。但动物如何实现这样的决策，却是个未解之谜。
在一项发表于《自然》杂志的研究中，美国加州大学圣地亚哥分校的王竞教授团队（包括博士后林晖皓和邝美华）破解了这个谜题。他们发现果蝇在摄入富含氨基酸的食物后，将注意力从进食转移至交配行为。这个行为转换的关键在于肠道释放的神经肽——利尿激素31（Dh31）。神经肽Dh31的发现为理解脑肠轴在进食行为之外的作用打开了全新窗口。
“令我们感到意外的是，仅仅一个分子就能对个体的行为决策产生如此巨大的影响，”王竞教授说，“我们的研究从机理上解释了Dh31如何作用于大脑，进而改变这两个对于演化至关重要的行为驱动力。”
研究团队发现，饥饿的雄性果蝇在面对食物与雌性果蝇时，会选择优先进食。进食氨基酸或高蛋白食物的果蝇远比进食蔗糖的果蝇要更快速、更强烈地开始求偶行为，这个行为的转换往往发生在短短几分钟之内。这一结果说明，氨基酸通过某种途径迅速激活了与求偶行为相关的神经通路。
究竟是什么信号分子在操控这个行为切换的开关？已有的研究发现，在哺乳动物中，胃肠道的内分泌细胞释放的一些饱腹激素能促进生殖行为，研究团队因此从果蝇的内分泌细胞中着手寻找线索。他们发现，果蝇在摄入氨基酸后，肠道内分泌细胞会释放Dh31。
为了验证这个发现，研究团队借助CRISPR敲除果蝇调控Dh31的基因，这时果蝇即使摄入了氨基酸，交配的比例也没有提升；而在另一组实验中，在激活表达Dh31的内分泌细胞之后，果蝇立马投入求偶行为。
对Dh31信号的进一步溯源确认，起到催欲作用的Dh31源自果蝇的肠道，而不是想象中的脑部。借助三光子钙成像技术，研究团队证实，神经肽Dh31从肠道中释放之后，通过循环系统，在几分钟之内便能抵达大脑，这就解释了从进食到求偶的快速行为转变。
▲从进食到交配的转变，需要肠道的Dh31和Dh31受体（图片来源：参考资料[1]）
而在进入大脑之后，Dh31可以激活两类表达Dh31受体的神经元，进而通过两条独立的神经通路影响果蝇的行为：一类神经元抑制进食行为；另一类则促进求偶行为。
“研究结果表明，信号分子Dh31会改变这两个对立行为的优先级：缺少Dh31时，进食占据上风；但当肠道释放Dh31之后，求爱行为则成为首要任务。” 王竞教授说。
那么，这项在果蝇中的发现，对于哺乳动物是否适用呢？此前有研究发现，在哺乳动物体内，一种神经肽分子对于清醒与睡眠状态（包括快速眼动睡眠与非快速眼动睡眠状态）的转换起到类似的调控作用。
对于肠道激素在进食之外的作用，目前仍有大量研究有待完成。这项研究发现的通路是否适用于哺乳动物，也需要更多的研究。未来的研究将尝试理解，微生物如何影响脑-肠交互。
参考资料：
[1] Lin， HH。， Kuang， M.C。， Hossain， I。 et al。 A nutrient-specific gut hormone arbitrates between courtship and feeding。 Nature （2022）。 https：//doi.org/10.1038/s41586-022-04408-7
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