Nature | 神经肽基因介导了昼夜节律可塑性及其适应性进化

主要观点总结

本文介绍了动物对环境变化的行为可塑性反应，特别是昼夜节律活动的可塑性。环境变动对神经系统的协调提出挑战，而果蝇是研究昼夜节律行为的理想模型。不同果蝇物种的昼夜节律可塑性程度与其居住环境相关。最近的研究发现，色素分散因子（Pdf）基因的变异是造成昼夜节律行为差异的关键，揭示了昼夜节律可塑性调控的新机制。研究对比了广泛分布的黑腹果蝇和赤道特有种塞舌尔果蝇的行为和分子特征，为研究昼夜节律行为的进化提供了对比系统。

关键观点总结

关键观点1: 环境变动对动物行为产生影响，动物通过行为可塑性来适应环境变化。

动物能够调整行为以匹配外界条件的能力，例如调整鸣唱频率或改变晒太阳的时机。

关键观点2: 昼夜节律活动具有行为可塑性特征，使物种能够根据昼夜长短的季节性变化优化活动时间。

这种昼夜节律由生物钟神经元网络控制，其中核心是分子节律调控网络。研究果蝇的昼夜节律行为为理解生物如何进化以适应环境改变提供了关键。

关键观点3: 不同果蝇物种的昼夜节律可塑性程度不同，与它们居住的纬度有关。

黑腹果蝇对光周期变化表现出显著的行为可塑性，而塞舌尔果蝇在极端光周期下则表现出较低的节律可塑性。

关键观点4: 色素分散因子（Pdf）基因的变异是造成昼夜节律行为差异的关键。

研究发现Pdf基因的调控区域在两种果蝇之间存在分歧，解释了它们在昼夜节律行为上的差异。此外，Pdf基因的进化代表了昼夜节律进化的一个潜在“热点”。

文章预览

撰文 | 阿童木 神经系统负责协调动物对外界环境的行为反应，而环境变动对这一系统提出了重大挑战，尤其对分布广泛的物种而言更是如此。为适应环境变化，动物常表现出 行为可塑性 ，即调整行为以匹配外界条件的能力 【1】 。例如，鸣禽会根据人为噪声调整鸣唱频率，蜥蜴则因海拔不同改变晒太阳的时机。尽管这种能力在生态学中十分常见，但这种行为可塑性的调控机制和进化路径依然知之甚少。 昼夜节律活动 具有典型的行为可塑性特征，能够使物种根据昼夜长短的季节性变化优化活动时间，协调觅食、繁殖等关键行为 【2】 。这种昼夜节律由大脑内的生物钟神经元网络控制，其核心是分子节律调控网络。这一机制的可塑性在环境变化剧烈的地区尤为重要，因为昼夜节律的偏离可能降低适应性，甚至威胁种群的持续生存。 果蝇因其晨间和 ………………………………