在无脑水生生物中发现的食欲的古老起源

即使是最简单的生物也知道饥饿。对食物的渴望推动了所有生物的决定和行为。

对于我们大多数人来说,随之而来的饥饿行为起源于我们的大脑。然后,由我们的外部神经系统让我们的大脑知道我们什么时候吃饱了。但并非所有动物都有大脑,因此基尔大学动物学家克里斯托夫·吉兹(Christoph Giez)及其同事研究了在淡水中发现的水母亲戚,称为水螅,看看无脑生物如何平衡饥饿感和饱腹感。

令他们惊讶的是,他们发现九头蛇的神经元网络比预期的要复杂得多。尽管它们没有大脑,但九头蛇也有一个神经系统,一个网络就像我们的中枢神经系统,包括我们的大脑,另一个网络就像我们的周围神经系统,包括我们大脑和脊髓之外的所有神经,包括我们肠道中的神经。

在水螅中,负责消化的网络(N4)位于内部,而另一个饱腹感网络(N3)位于外部,但这两个系统并不像我们的神经系统那样被分成完全不同的身体部位。

九头蛇的两个截然不同的神经群,一个是蓝色的,另一个是黄色的。(克里斯托夫·吉兹)

“这证明,一个非常简单的系统,如淡水息肉的弥漫神经网络,已经能够感知到像内部代谢状态这样复杂的东西,并可以相应地调节相关行为。解释基尔大学发育生物学家托马斯·博世。

在一系列实验中,吉兹和团队表明,九头蛇确实可以根据饱腹感来检测和改变它们的行为。

“例如,在喂养动物后,它们对光刺激的吸引力明显降低,对自然运动模式的抑制同样强烈,”吉兹。

“一种可能性是九头蛇向光移动寻找食物,进行类似翻筋斗的运动。因此,饱腹感抑制了这些行为模式,因为被喂食的动物暂时不必寻找食物。

当研究人员移除水螅的外部神经元网络(N3)时,这些动物失去了光定向能力,更有可能张开嘴吃东西。这表明N3神经元对张口具有抑制作用。

“因此,我们可以推断出,[外部]人口主要负责运动和刺激的整合,”解释吉兹。“通过在一个简单的系统中证明神经元的这种亚功能化,我们能够证明Hydra中的某些神经群已经可以承担类似于更复杂神经系统中的中枢功能。

九头蛇神经系统共同控制着半透明动物的食欲,这表明这些独立但相互交流的系统在动物进化的早期就出现了。虽然研究人员无法找到两个系统之间的直接物理联系,但他们怀疑它们的通信是通过化学方式进行的。

不可思议的再生能力以及对衰老的蔑视,九头蛇长期以来一直吸引着研究人员。现在,他们的神经系统似乎也能够教会我们更多关于饥饿的进化起源。

这项研究发表在细胞报告.

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