摘要：昆虫，鱼类和爬行动物等poikilothermic动物的发育速率取决于环境温度。一个研究小组最近证明了温度如何影响果蝇的脑发育。他们在果蝇大脑的大脑中发现了更多的突触和突触后伴侣，在幼崽发育过程中与较低的环境温度相关。...

昆虫，鱼类和爬行动物等poikilothermic动物的发育速率取决于环境温度。约翰内斯·古腾堡大学的一支研究小组（JGU）最近证明了温度如何影响果蝇的脑发育。 “在大脑的区域中，神经元在较低温度下形成了更多的突触，并与更多的突触伴侣有关，” JGU发育生物学和神经生物学研究所的负责人Carlotta Martelli博士说。在他们的研究中，科学家专注于果蝇Melanogaster，因为嗅觉决定了这些苍蝇中重要的行为模式，对于它们的生存至关重要。他们发现，昆虫在p阶段暴露于昆虫的温度不仅对脑发育有影响，而且对气味驱动的行为有影响。

在不同温度下用于大脑接线的代谢理论

温度是对生物体生物学的最广泛影响的环境因素，因为它决定了所有生物物理反应的速率。一方面，在较高温度下的发育速度更快，同时，温度也会对动物行为产生影响。例如，在蜜蜂中，即使环境温度的较小变化也会影响大脑的关键领域，负责学习。对温度与发育之间的相关性有更深入的了解对于能够预测温度变化对野生动物行为的后果很重要，同时也可以更好地理解poikilthermothermic动物发展的过程，即体温可变的动物。

如果是果蝇，几年前发现，视觉系统中神经元之间的突触数量较低时，其发育过程中的温度较低。卡洛塔·马特利（Carlotta Martelli）博士的团队现在决定研究昆虫的嗅觉电路，并确定不同温度的影响。为此，在pupal阶段（即在幼虫阶段和出现的成年昆虫之间），在摄氏18摄氏度或25摄氏度中开发苍蝇，这是脑线接线发生的时候。 Martelli和她的团队使用遗传技术来检测成人苍蝇大脑中特定类型神经元的突触伴侣。一项计数显示，在摄氏18摄氏度的动物中，突触后神经元的两倍以上是摄氏25摄氏度的苍蝇的两倍。在昆虫的大脑中，在嗅觉电路的所有级别上都有更多的连接。

Martelli补充说：“为了解释这一结果，我们根据以下假设设计了一种理论，即在整个昆虫体的生长和大脑的发展中存在略有不同的代谢条件。”换句话说，神经元的代谢过程与其他身体细胞有所不同。 Martelli和她的团队认为，与身体其他部位相比，在较低的温度下，大脑的新陈代谢在大脑中的速度更快。 Martelli说：“我们能够在其他实验中确认我们的理论猜想。”但是，仍然缺乏有关代谢作用的直接证据来支持这一假设。研究人员目前正在分析开发过程中相关基因的表达以找到答案。

发展温度也会影响行为

此外，研究人员报告说，如果在pup阶段降低温度，这会影响成年苍蝇的气味驱动行为。出于实验的目的，将十天的苍蝇暴露于少量的丁酸中，是一种吸引昆虫的刺激性气味的液体。在pupal期在摄氏18摄氏度的果蝇中，与在25摄氏度保持的pupal果果蝇相比，对这种气味的吸引力更大。

Martelli指出：“尽管在较低温度下发生的苍蝇具有更大的大脑连接性，但它们似乎没有更好或更强烈的气味感知。” “神经元活性的测量结果表明，在大脑那部分的气味表示等同于人类嗅球的情况没有变化。因此，我们得出的结论是，行为变化很可能归因于控制先天行为的大脑下游区域的连通性，” Martelli结束了。”

这项研究是由德国研究基金会（DFG）通过研究部门RobustCircuit资助的 - 从不精确到神经巡回赛组装的鲁棒性（5289）和定量和计算生物科学研究所（IQCB），该研究所于2024年初在约翰内斯·古滕伯格Mainz University建立。相应的文章已发表在科学进步。