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光是地球上的生物体赖以生活的一个重要的环境因子。除了作为生物钟导引的第一要素参与到环境同步化的过程中,光还可以通过一种机理未知的方式,快速,直接地控制生物体的生理和行为反应。这种直接的光反应行为是生物体应答环境变化的本能。本论文以果蝇为模式,采用实时行为记录的方法,着重关注了果蝇在面对不可预期的环境光照条件变化的行为学反应,从基因、节律神经系统等方面,讨论了果蝇直接光反应行为的可能机制,从生态学角度分析了生物体应答突然变化的环境因子的客观规律。
野生型果蝇在面临不可预期的光照处理时,表现出节律性的运动反应表型:在主观黑夜,光照可以引发果蝇明显激活的运动反应,而在主观白天,果蝇却展现出见光抑制的行为反应。异节律突变体果蝇的光反应行为丧失了节律性,但有趣的是,timeless果蝇始终展现出明显的见光激活的行为反应,而Clock果蝇则表现出明显光抑制反应。这些结果充分说明,果蝇的直接光反应行为是受节律系统调控的,并依赖于节律基因的作用。
在缺失核心节律振荡子(PDF+神经元)或在眼特异性外周节律振荡子受到干扰时,果蝇仍然可以维持正常的光节律性行为。而特异性地阻断CRY+PDF-神经元的神经传递后,果蝇则完全丢失了光激活的运动表型。复眼是光激活反应所必须的光传入通路,但复眼缺失的果蝇却仍可以在强光的作用下表现出光抑制型的运动表型。因此,作者认为果蝇的见光激活与见光抑制的运动反应在神经调控和光传入通路上是分离的。果蝇的周期性光反应需要光激活与光抑制这两个平行运作的光反应机制的相互作用来实现。
综上所述,作者的工作进一步充实了果蝇的光反应行为研究,将直接光反应行为同果蝇的节律系统联系起来。从生态学角度看,果蝇对外界环境变化的敏感性是受节律系统调控的。这种对不可预期的环境因素的感知所做的运动决定,是果蝇及时逃避危险信息或获取机会性进食的生理保证。