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慾求不滿讓雄性折壽?!

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節食能夠讓許多生物長壽,這個養生的效果在線蟲、果蠅、老鼠、斑馬魚、猴子,甚至酵母菌中,都獲到一致的結果。

然而,現任教於美國密西根大學的遺傳學家Scott D. Pletcher,在任教於於德州休斯頓貝勒醫學院期間,領導的研究小組於2007年發表的Science論文指出,節食對延長壽命的效果,會在果蠅聞到食物的味道後,大打折扣 [1]!也就是說,節食中的果蠅在受到食物氣味的誘惑後,就比原本應該的更短命了!他們也發現,一個嗅覺受器基因Or83b在突變後,果蠅就更加耐受壓力並且延長了壽命,顯示嗅覺會影響果蠅的生理及老化。

可是,我們的老祖宗不是說,「食色性也」嗎?如果聞得到,吃不到就無法養生,那麼受到色誘的話呢?來自台灣的郭崇涵在貝勒醫學院就讀博士班期間,思考到這個有趣的問題,他和博士班指導教授Pletcher一同設計了實驗來探討這個充滿挑戰性的問題。在郭崇涵擔任共同第一作者的Science論文裡,他們發現,原來慾求不滿的果蠅,也會變得更加短命 [2]!

郭崇涵在清大就讀碩士班期間,研究的是果蠅費洛蒙和初期種化(incipient speciation)的關係,對費洛蒙影響老化之研究也深感興趣。他表示,在之前他們也試過讓雄果蠅受到色誘的方法,來探討雌性費洛蒙是否會影響雄果蠅的壽命,可是卻沒有得到顯著的結果。從前的實驗,是利用細網把雌雄果蠅隔開,以免牠們交配。不過那樣的方法,一來可能無法讓雄果蠅接觸到足夠的費洛蒙;二來可能雄性果蠅必須用其肢體接觸到性費洛蒙才有效,隔網阻絕了那樣的接觸。實驗方法上的限制,導致成效不彰。

投影片1後來郭崇涵和Pletcher想到了一個絕妙的方法!已知絳色細胞(oenocytes)可將各式化學物質合成費洛蒙,他們就利用一個果蠅專屬的基因表現系統,把雌性的性別決定基因tra表現在雄果蠅的絳色細胞裡,雄果蠅的表皮就會表現出雌性費洛蒙,讓牠們聞起來就像香噴噴的雌果蠅。接著,他們把五隻正常的雄果蠅和25隻表現出雌性費洛蒙的雄果蠅關在一塊,那些散發雌性費洛蒙的雄果蠅卻不願意和正常雄果蠅交配。因此,正常的雄果蠅持續受到誘惑,於是一直處於慾求不滿的狀態!

接觸到雌性費洛蒙的雄果蠅身體裡有較少的脂肪儲存,而且更不耐饑餓,還有壽命比接觸雄性費洛蒙的正常雄性更短命!這些反效果,在雌性費洛蒙被移除後,就消失了!接著,他們利用Or83b嗅覺受器基因突變的雄果蠅來進行相同的實驗,結果發現效果仍相同,顯示嗅覺與性費洛蒙的接收無關。可是轉基因果蠅的味覺受器基因ppk23無法表現後,雄果蠅在接觸到雌性費洛蒙就不會短命了!那些味覺受器表現在雄果蠅的前腳,當砍斷那些腳上的鎖鏈,雄果蠅不能受到色誘後,生理和壽命就恢復了。這顯示雄果蠅是利用味覺受器來感覺雌性費洛蒙,並且影響了抗壓性以及壽命。

他們也發現,這樣的生理及壽命變化,是由於性動機以及報償系統的作用之變化,因為當他們利用遺傳學的方法剔除了表現參與性報償的神經肽F(NPF,neuropeptide F)的神經元後,那些雄果蠅即使接觸了雌性費洛蒙,也不會有耐餓和脂肪儲存的變化,可是提高了NPF的表現後,雄果蠅的壽命就減短了!更有趣的是,當那些雄果蠅在遭受色誘後,放入雌果蠅來燒燬性饑渴的網羅,牠們成功地和雌果蠅嘿咻後,壽命就不會縮短了!這顯示,改變雄果蠅生理及壽命的,是雌性費洛蒙,而非交配的行為!

然而,有人質疑在他們的實驗設計中,那些雄果蠅可能因為死命地追求散發雌性魅力的同性而疲於奔命,導致過勞死XD  不過郭崇涵卻表示,那樣的可能性不大,一來他們也設計了一個實驗,每三秒鐘就搖晃試管一秒鐘,以干擾那些雄果蠅對同性的求偶行為,結果他們發現效果依舊;二來,過去也有研究顯示,讓果蠅過動不會影響牠們的壽命;加上,同時間發表的另一篇Science論文,由史丹佛大學的Anne Brunet領導的小組也發現,在線蟲身上,費洛蒙的效果也和果蠅相似 [3]!顯示了九億年前就分家的線蟲和果蠅,在這些機制上仍保持著演化上的保守性。

總而言之,他們這些有趣的實驗意味著,當動物透過感官認知到而產生的期待,和現實的收獲有所落差時,就會影響到健康以及壽命!如果慾望不能受到滿足,對我們可能是有害的。所以要嘛慾望能夠得到滿足,否則「無慾則剛」是有其道理的!

 

原學術論文:
1) Libert S, Zwiener J, Chu X, Vanvoorhies W, Roman G, Pletcher SD. Regulation of Drosophila life span by olfaction and food-derived odors. Science. 2007 Feb 23;315(5815):1133-7. Epub 2007 Feb 1.

2) Gendron CM, Kuo TH, Harvanek ZM, Chung BY, Yew JY, Dierick HA, Pletcher SD. Drosophila Life Span and Physiology Are Modulated by Sexual Perception and Reward. Science. 2013 Nov 29. [Epub ahead of print] http://dx.doi.org/10.1126/science.1243339

3) Maures TJ, Booth LN, Benayoun BA, Izrayelit Y, Schroeder FC, Brunet A. Males Shorten the Life Span of C. elegans Hermaphrodites via Secreted Compounds. Science. 2013 Nov 29. [Epub ahead of print] http://dx.doi.org/10.1126/science.1244160

 

參考文章:
1) Scent of Opposite Sex Shortens Lives of Flies and Worms – National Geographic

2) Fruit flies with better sex lives live longer – Science Daily

 

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關於作者

Gene Ng

來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋