2015年俄勒冈州将大麻合法化后不久,一个周五的下午,该州的一些实验室研究人员开始了一项奇怪的实验。
研究小组研究了一种比人类睫毛还小的秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans),以了解它的食物偏好,并突发奇想,决定将这些蠕虫浸泡在大麻素中——大麻素是在杂草中发现的活性物质。
结果证明,蠕虫确实做出了反应,大麻素使它们对喜欢的食物更饿,对不喜欢的食物更不饿。研究最终表明,蠕虫和人类一样,也会有享乐性进食——这种现象通常被称为“小零食”。
“线虫的享乐性进食这一事实令人惊讶。蠕虫的饥饿。是吗?”肖恩·洛克里(Shawn Lockery)说,他是尤金俄勒冈大学神经科学研究所的教授,也是周四发表在科学杂志《当代生物学》(Current Biology)上的一项研究的合著者。此前,人们只知道大麻素会影响人类和其他哺乳动物——使它们想吃得更多,渴望最美味、高热量的食物。
然而,这些蠕虫并不是在啃一堆垃圾食品。它们以不同种类的细菌为食。
荧光蠕虫
通过测量蠕虫的吞咽速度,Lockery和他的团队确定大麻素增加了蠕虫吃下的特定细菌混合物的数量,使它们更饿。他们把蠕虫放在一个t形迷宫中,用喜欢的细菌混合物和不喜欢的食物作为诱饵,让它们渴望更美味的食物。
这些蠕虫也经过基因工程改造,使某些神经元和肌肉发出荧光,绿点表示对大麻素有反应的神经元。
洛克里补充说,大麻中的活性成分使蠕虫的“嗅觉神经元对喜欢的食物更敏感,对不喜欢的食物更不敏感”,但为什么会发生这种情况“相当神秘”,所以他计划继续研究。
洛克里说,在人类和其他动物身上,大麻素通过与大脑、神经系统和身体其他部位的大麻素受体结合而起作用。这些受体通常会对体内自然存在的相关分子做出反应,这些分子被称为内源性大麻素。内源性大麻素系统在饮食、焦虑、学习和记忆、生殖和新陈代谢中起着重要作用。在分子水平上,这些蠕虫体内的大麻素系统与人类和其他动物体内的大麻素系统非常相似。
“我们的发现帮助我们更全面地了解我们在动物宇宙中的位置,”洛克里在电子邮件中说。“这表明,至少在一个方面,我们做出的决定受到连蠕虫都能理解的因素的影响。”
理想实验动物
秀丽隐杆线虫是研究神经细胞的理想实验动物。尽管蠕虫的神经元数量很少(302个神经元,而人类有860亿个神经元),但它们的神经系统包括一个原始的大脑。早在1998年,它也是第一个进行基因组测序的动物。
洛克里说,这项研究有可能加速发现治疗代谢紊乱(包括肥胖)的新药物。
“药物发现通常始于基因发现,秀丽隐杆线虫是这方面的首要生物,”他说。
“秀丽隐杆线虫的遗传研究既快速又廉价. ...我们证明人类大麻素受体在调节蠕虫的食欲方面起作用,这强调了人类和蠕虫在调节新陈代谢方面的深刻相似之处。”
然而,这项研究真正表明的是,周五下午的“等等,什么?”时刻可能具有科学价值。
“我们觉得一个积极的结果会让公众既有趣又发人深省。科学首先让你发笑,然后让你思考,”洛克里说。
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