一個多世紀以來,這種謙遜無處不在的果蠅幫助科學家揭示了人類的遺傳,疾病和行為。現在,邁阿密大學研究人員的一項新研究表明,這種微小的有翼昆蟲具有與光有著先天的時間和顏色依賴性,這增加了我們自己的顏色選擇取決於一天中的時間的有趣可能性。
在周三發表在「 自然 」 雜誌上的一項研究中,研究人員發現了兩個意外的發現。首先,他們發現,如果可以選擇,果蠅被吸引到綠色光在清晨和傍晚時分,當他們是最活躍的,和紅色,或在昏暗的燈光,在中午的時候像許多人,他們慢下來吃,也許午睡。
許多研究人員吃驚的是,他們還發現,水果果蠅,果蠅,展示了『堅固的迴避』為藍光整個一天,打開它的頭幾十年的假設,這一發現。可以追溯到20世紀70年代的先前實驗確定果蠅被藍光吸引,藍光是生物鐘的主要驅動因素,或者是控制人類和大多數其他動物生命的遺傳24小時計時器。
「如果給出一個選擇,蒼蠅不會選擇藍色的事實是令人驚訝的,但最令人驚訝的事情,不僅與蒼蠅有關,而且與一般的顏色偏好有關,是顏色偏好隨時間變化的事實, 「資深作家Sheyum Syed說,他是物理學助理教授,他與博士後學生Stanislav Lazopulo一起構思並設計了這項研究。「這一發現開啟了人類顏色偏好也隨著時間變化的可能性,這可以解釋為什麼很難確定顏色如何引導我們的選擇。」
研究合著者詹姆斯·D·貝克(James D. Baker)是負責監督研究的生物學研究助理教授,「斯坦已經證明,這些動物在一天中的不同時間對不同顏色的光具有非常明顯的偏好,每天可重複,個體對個體,基因型基因型。我們的研究界對此事沒有任何想法。「
四年前,作為賽義德實驗室的一名研究生,Lazopulo開始著手確定果蠅如何應對他們在自然休閒中所體驗到的彩色光線。如果給出選擇,他們會選擇什麼樣的光?會有模式嗎?他們的選擇是否會受到指導所有生物的生物鐘的指導?
在他的兄弟安德烈的幫助下,他創造了一套精心設計的行為實驗,包括將數百隻單蠅放入微小的多色管中,一端有塞子,另一端有食物,還有三個不同的「房間」 - 綠色,一個紅色,一個藍色 - 昆蟲可以自由導航。
然後,他記錄了他們的動作,通過12小時的持續光照和12小時的完全黑暗,一次多達兩個星期。當Lazopulo回顧對錄音的初步計算機分析時,他認為他錯誤地編寫了電腦程式。
「他們實際上不喜歡藍光。他們遠離藍光,」他說。「這絕對是一個意想不到的結果。基於所有以前的知識,我們並沒有期望對綠色有這樣的偏好,對藍色的迴避,以及這種行為中的強大模式。」
但是電腦程式,視頻和他的眼睛都沒有瑕疵。在白天,蒼蠅一直避開藍色區域,即使他們的食物被放在一個。在這種情況下,他們會短暫地入侵藍區,但只能餵食。
相比之下,早晨燈光亮起後,蒼蠅開始佔據綠色區域大約兩個小時。到了中午,他們對綠色和他們的活動的偏好減少了,大約一半的人口分布在綠色和紅色或暗淡的區域之間。然後,在燈關閉前約一小時,蒼蠅返回綠色區域,並且它們處於更活躍的狀態。後來,在熄燈階段,蒼蠅隨機分布在三個區域,研究人員說,「光線對於產生觀察到的模式至關重要。」
Lazopulo和Syed,他們的實驗室研究果蠅行為,以更好地了解動物的睡眠,梳理和顏色偏好,將早期研究的不同結果歸因於長期跟蹤方法的改進和實驗設計的差異,特別是蒼蠅必須選擇顏色偏好的時間和條件的差異。
Syed說,過去的研究人員測試了果蠅的顏色偏好,將蒼蠅放入T形小瓶的底部並給予它們30秒的時間來決定T的哪個臂退出 - 一個帶綠燈,另一個帶藍色。密西根大學的研究人員懷疑蒼蠅在脅迫下選擇了藍色,作為「對有害刺激的迴避反應」。
但是現在他們知道,在他們閒暇和更自然的條件下,果蠅喜歡綠色,就像果樹的葉子,在許多農民的挫折中,他們喜歡產卵。
通過Baker所謂的「一系列實驗」,其中包括一系列遺傳操作,研究人員還發現果蠅的顏色驅動行為不僅僅依賴於其視覺系統,如前所述,還有昆蟲腹部的光敏細胞感覺到藍色。他們的內部時鐘指導決定保持綠色或在一天中間選擇昏暗的燈光。刪除時鐘基因,果蠅總是保持綠色,中午從不切換到昏暗的光線。
但即使沒有時鐘,他們仍然可以避免藍色,這要歸功於那些獨立於時鐘基因發出信號的腹部細胞。
這對人類意味著什麼還有待觀察。但是,胚胎學家託馬斯·亨特·摩根(Thomas Hunt Morgan)開始繁殖果蠅以證實遺傳特性是如何遺傳的110年後,密西根大學的研究人員已經證明,從這種常見的害蟲中學到的東西還有很多東西可以研究成為地球上研究最多的動物。總共有10位科學家因使用果蠅的突破性生物發現而獲得了6項諾貝爾獎,這些果蠅的遺傳和生理構成比人類簡單得多,但非常相似。
1933年,摩根因發現染色體在遺傳中的作用而獲得了第一個諾貝爾獎; 2017年,三位科學家獲得了最新成果,用於分離控制幾乎每個生物體日常生活節奏的生物鐘基因 - 不僅在大腦中,而且在幾乎每個身體細胞中。