一個基因就讓老鼠“不怕”貓？

當老鼠嗅到貓的存在，它會本能地躲避貓，以免成為盤中餐。那么老鼠是如何做到的？美國西北大學一項關于嗅覺受體的研究表明，造成“老鼠怕貓”行為的關鍵，就是一個基因。

神經生物學家托馬斯·波扎（Thomas Bozza）領導的研究團隊發現，敲除老鼠的一個嗅覺受體基因，就會造成其行為上的變化。TAAR4，這個基因編碼一個受體，這個受體對食肉動物尿液中一種豐富的化學物質產生應答。正常的老鼠具有本能地避開捕食者氣味的能力，相反，缺少TAAR4基因的老鼠則不會。

這項4月28日發表在Nature的研究，讓我們對嗅覺有了新的理解：僅僅是一個基因之差，結果就會大不同。

與視覺相比，我們對嗅覺受體的研究非常少。色覺的產生依賴于眼中感覺神經元的三種光敏受體的協同作用。如果其中一種光敏受體產生突變，就會造成色盲。“要理解這三種光敏受體的重要性以及其進化歷程并不困難，但嗅覺系統更為復雜。” 波扎說道，他是這項研究的作者，同時也是溫伯格文理學院的神經生物學助理教授。

人類有三種色覺受體，而嗅覺受體相關基因則有380個，老鼠甚至有1000多個嗅覺受體基因。而且，咖啡香味和香水這些普通的氣味往往就能激活很多嗅覺受體。波扎說：“在嗅覺研究領域，人們有一個普遍共識，缺少一個嗅覺受體基因是不會對嗅覺造成嚴重影響的。” 波扎和他的同事希望驗證這一假設，他們通過基因手段去除一類特定的受體基因，這類受體是“追蹤胺類物質”的受體。

波扎的團隊發現，TAAR基因對胺類物質極為敏感，這類胺類物質在生物體內廣泛存在，并且主要存在于腐爛物質和代謝物中。老鼠和人一樣，都會本能地避開這些難聞腥臭的胺類物質。

波扎團隊的博士后亞當·德文（本研究的第一作者）以及碩士羅德里格·帕西菲科，他們培育出了缺少所有14個TAAR基因的老鼠。發現，這些老鼠不再反感胺類物質。隨后，研究者僅僅只敲除TAAR4基因，TAAR4基因編碼的受體僅對苯乙胺做出應答，苯乙胺是一種在食肉動物尿液中含量很高的物質。有趣的是，缺少TAAR4的老鼠不會對苯乙胺做出應答，換句話說，它們不再害怕嗅到貓的尿液，但對其他胺類物質卻沒有此反應。“看到這樣的選擇應答真是太激動人心了，只要敲除老鼠的一個嗅覺受體基因，就能改變它們的行為。”德文說。

到目前為止，研究人員發現的所有的哺乳動物中都存在TAAR基因，人類也一樣。“事實上，這么多動物保留有TAAR基因，這就意味著這類基因對于我們的生存十分重要。” 波扎說。

我們認為TARR基因能使動物對胺類物質十分敏感。另外，TAAR基因對人類的作用也許是讓我們避開富含胺類的腐爛物質。確切地說，TAAR基因的作用機理或許是向大腦的特定區域傳遞信號，這些區域與動物的反感逃避行為有關。

波扎團隊近期發現，人類鼻子中表達TAAR基因的神經元與嗅球的特定區域連接，嗅球是腦中接收嗅覺信號的第一站。這項研究表明，TAAR基因在老鼠中導致對胺類物質的特定應答，人類也不例外。“我們希望通過這項研究揭示特定的大腦回路，這將為我們研究哺乳動物的本能行為奠定基礎，這也有助于我們研究神經回路是如何影響行為的。” 波扎稱。

這項研究由以下單位提供經費資助：美國國立衛生院耳聾與其他交流障礙性疾病研究所（National Institute on Deafness and Other Communication Disorders ， NIDCD），美國白宮基金會（The Whitehall Foundation），以及美國腦研究基金會（Brain Research Foundation，BRF）。

發表于 2014-03-05 00:00
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