摘要：虽然这可能是对人类的一种陌生的感觉，但在动物界，电击感相对普遍。鲨鱼，蜜蜂甚至鸭嘴兽都具有这种检测环境中电场的能力。...
虽然这可能是对人类的一种陌生的感觉，但在动物界，电击感相对普遍。鲨鱼，蜜蜂甚至鸭嘴兽都具有这种检测环境中电场的能力。
加州大学圣塔芭芭拉（UC Santa Barbara）的科学家刚刚在该清单中添加了水果果蝇。由马修·路易斯（Matthieu Louis）领导的一组研究人员发现，果蝇幼虫可以使用少量的感觉神经元的头部感知电场，并朝着负电势方向导航。
这些发现，发表在当前的生物学，提供巨大的机会。果蝇可以说是最常用的实验动物，这是在遗传学，神经生物学和衰老等领域进行研究的基础。在水果苍蝇中揭示电动受感染，为这种意义的基础开辟了新的研究途径，甚至可能导致生物工程的新技术。
发现水果苍蝇的第六感
分子，细胞和发育生物学系的副教授路易斯说：“对我们来说，电敏化可能并不多，因为我们没有回应它。但是，人们越来越认识到，对于许多动物来说，这实际上非常重要。”
因此，当他听说在线虫秀丽隐杆线虫（另一种常用模型有机体）中发现了这种能力时，他很好奇地看到果蝇果蝇是否也具有这种能力。
路易斯（Louis）的学生朱莉娅·里德（Julia Riedl）当时的学生朱莉娅·里德尔（Julia Riedl）出发使用生物学研究中的常规技术进行调查：凝胶电泳，该技术使用电场将分子推向带有小毛孔的凝胶。这通常用于对DNA片段进行分类，但Riedl将其用于将果蝇幼虫浸入电场中。 “每个经营实验室的人都有这个设备，”现在在伦敦帝国学院工作的里德尔说。 “我们没有将DNA放在那儿，而是将幼虫放在那里，这给了这种超强的行为。”幼虫重新定向，并开始朝负电极移动。
本地感觉
在观察动物的反应之后，该小组想找到负责该动物的神经元。为此，他们需要一种方法来关闭神经系统的不同部分。因此，他们针对基因gal4。像GAL4这样的启动子基因作为路标，告诉细胞的机械开始将DNA复制到RNA中，这是基因表达的关键步骤。
激活后，GAL4触发了修饰形式的破伤风毒素。这就像分子“障碍”，阻止了靶向神经元与其他神经元进行通信。通过将幼虫的谱系与在不同神经元中表达的GAL4谱系一起使用，该团队可以使特定的神经元组沉默，以了解动物的行为如何改变。
沉默不同的神经元使该组能够确定哪些神经元对电动受感受至关重要。他们将感兴趣的神经元放在幼虫头部的两侧，在尖端附近，涉及气味和味觉的区域。
RIEDL插入了一个编码神经元活跃时荧光的蛋白质的基因，以便她可以实时活性。将头部段暴露于显微镜下的电场证实了她的初始发现。她说：“您不需要进行精美的分析。” “如果神经元真的有反应，他们会点亮。”
她补充说：“老实说，我简直不敢相信。这太清楚了。”
实际上，该集群中只有一个神经元对电场做出了反应。当电极位于头部前面时，抑制神经元，并在电极在后面激活，从而触发幼虫以重新定位。
减少不确定性的辛勤工作
路易斯和里德尔（Louis and Riedl）于2009年开始这项工作，当时路易斯（Louis）是西班牙巴塞罗那基因组监管中心（CRG）的研究人员。他说：“这是一个有趣的项目，因为花了15年以上才完成。” “科学马拉松。”
部分原因是，与磁场相反，电场很难测量和可视化，这可以通过一些铁归档来揭示。该小组担心幼虫可能会对实验设置中的其他混杂因素响应，例如电流，酸度或温度梯度。
当Louis加入UCSB的教职员工时，他能够与电化学家Lior Sepunaru和机械工程师Alex Eden建立联系，后者可以在实验中对电场进行建模。伊甸园为小组提供了在实验中表征环境所需的复杂模拟。他说，尽管路易斯的实验室对运行模拟并不陌生，但“建模超出了我们通常可以做的几个数量级，”他说。
有了更好地说明实验条件，团队现在可以系统地消除这些混杂因素。他们切换到在实验过程中不会改变其酸度的电解质溶液。他们还收紧了对凝胶中电阻加热的控制。
路易解释说：“为了测试当前或电场是否真的是推动行为的要素，我们想更改一种行为，而不是另一个元素。
伊甸园的模拟显示，他们可以通过改变琼脂培养基的厚度来实现这一目标。结果证实了他们的假设。幼虫对电场本身有反应，而不是其在琼脂凝胶中诱导的电流。特别是他们脑海中的神经元检测到电场，强度和方向。
适应性猜测
作者不确定为什么果蝇幼虫会进化出电动感，但是他们在此过程中提出了一些假设。电敏感可能有助于幼虫在短短几天内发展出腐烂的果实。果蝇幼虫会在几天内发展出来，因此他们需要快速找到纸浆，糖更多，糖更少的酒精。路易说，发酵可以产生一种电气梯度，然后动物用来导航。
此外，苹果的内部很黑。 Riedl补充说：“进化过程中发展的感官代表了环境的物理特性。” “那么，如果有电场，为什么不感觉呢？”
另外，它可以帮助动物避免捕食。飞行的昆虫获得了阳性电荷，因此对阳性电荷的这种厌恶可能是一种适应性的改编，以帮助果蝇幼虫避免寄生虫黄蜂，在成年之前，果蝇幼虫可以要求多达90％的幼虫。
或者可能是事物的结合，“两者都将他们带到了果实中更有利的部分，也使他们摆脱了黄蜂攻击，” Riedl指出。
无论哪种方式，这一发现都可以更好地说明果蝇umwelt：特定物种的生物体感知并体验世界的生物的方式，这是由其感觉器官和感知系统所塑造的。
进一步的问题和新机会
在大多数动物科学家都研究的大多数动物中，电子感受涉及一种机械感应结构，该结构检测到响应静态电荷的运动，就像缠绕新鲜洗衣的手臂发抖一样。但是作者没有在果蝇幼虫中观察到这一点：神经元似乎对电场直接反应。
作者还没有找到一个隐藏的设备，或者这些电感神经元可能会发生一些非常有趣的设备。
另外，负责这种感觉的神经元嵌入到检测气味和口味的群集中。实际上，所讨论的神经元仍然表达了一种使它们对苦味物质敏感的基因。由于两种刺激都会引起相同的反应，因此细胞可能会对电场和苦味的口味做出反应。也许电场的正极引起了与果蝇幼虫的苦味相似的感觉，因此它们避免了它们。
该小组将他们的发现视为迈向更广泛地理解电击感的一步。路易斯（Louis'Lab）实验室的博士生戴维·塔德斯（David Tadres）表示：“您拥有所有可以检测到电场的动物。但是，由于它们都不是模型生物，因此很难以这种意义的遗传基础获得。”但是，由于果蝇是研究各种遗传问题的首选生物体，因此团队希望他们能够识别这种感觉所涉及的基因。
研究电敏的基础具有含义，而不仅仅是了解动物的感觉系统。细胞通常会响应电场和电流而移动。路易解释说，果蝇的研究可能会阐明这种行为，这是伤口愈合的重要组成部分。
该发现还可能导致新的研究工具。例如，藻类中的光响应基因导致了光遗传学的发展：直接控制基因表达和光线活性的能力。所有用于远程控制这些活动的分子工具都需要访问细胞，这可能是非常侵入性的。但是一种利用电场的技术可以简单地渗透到组织中。
路易斯说：“在微小的果蝇幼虫中研究一种新的感官方式可以打开新的方向。”
