研究人員發現水母和果蠅中調節食物攝入的神經肽之間存在聯繫，儘管它們之間有6億年的分歧。控制進食行為的GLWamide/MIP系統被發現在這兩個物種之間功能上是保守的，揭示了一個保守的飽腹感信號的深刻進化起源。

數十年的研究表明，進食的動機，即飢餓感和飽腹感，是由激素和稱為神經肽的小蛋白質控制的。它們在人類、小鼠和果蠅等廣泛的生物體中都有發現。如此廣泛的出現表明有一個共同的進化起源。為了探索這一現象，一個研究小組轉向了水母和果蠅，從中發現了一些令人驚訝的結果。

儘管水母在至少6億年前與哺乳動物有共同的祖先，但它們的身體更簡單；它們擁有被稱為神經網的分散的神經系統，而不像哺乳動物有更具體的結構，如大腦或神經節。然而，水母擁有豐富的行為，包括精心設計的覓食策略、交配儀式、睡眠甚至學習。儘管它們在生命之樹中具有重要地位，但這些迷人的生物仍然沒有得到充分的研究，而且對它們如何控制食物的攝入幾乎一無所知。

水母Cladonema pacificum

該小組由日本東北大學生命科學研究生院的Hiromu Tanimoto和Vladimiros Thoma領導，專注於Cladonema，一種具有分支觸角的小型水母，可以在實驗室中飼養。這些水母根據它們的飢餓程度來調節它們的進食量。

“首先，為了了解餵養調節的基本機制，我們比較了飢餓和餵養水母的基因表達譜，”Tanimoto說。”攝食狀態改變了許多基因的表達水平，包括一些編碼神經肽的基因。通過合成和測試這些神經肽，我們發現有五種神經肽能減少飢餓水母的攝食。”

研究人員隨後仔細研究了這樣一種神經肽–GLWamide–如何控制攝食。一項詳細的行為分析顯示，GLWamide抑制了觸手的縮短，這是一個將捕獲的獵物轉移到口中的關鍵步驟。當研究人員對GLWamide進行標記時，他們發現它存在於位於觸手基部的運動神經元中，而且攝食會增加GLWamide的水平。這導致了這樣的結論：在克拉多納馬，GLW酰胺作為一種飽腹感信號–一種發送到神經系統的信號，表明身體已經吃夠了食物。

GLWamide（綠色）在Cladonema眼球（黑圈）周圍的神經元中表達。細胞核以洋紅色顯示。資料來源：Vladimiros Thoma等人。

然而，研究人員對探索這一發現的進化意義的追求並沒有就此停止。相反，他們將目光投向了其他物種。果蠅的進食模式是由神經肽肌抑制肽（MIP）調節的。缺乏MIP的果蠅會吃更多的食物，最終體型變得肥胖。有趣的是，MIP和GLWamide在結構上有相似之處，這表明它們通過進化有關聯。

Thoma說：”由於GLWamide和MIP的功能在6億年的分化中一直保持不變，這使我們思考是否有可能交換這兩者。我們正是這樣做的，首先給水母提供MIP，然後在沒有MIP的蒼蠅中表達GLWamide。”

令人驚訝的是，MIP減少了Cladonema的攝食，就像GLWamide一樣。此外，蒼蠅體內的GLWamide消除了它們異常的過度進食，這表明GLWamide/MIP系統在水母和昆蟲中的功能保存。

Tanimoto指出，他們的研究強調了一個保守的飽腹感信號的深刻進化起源，以及利用比較方法的重要性。”我們希望我們的比較方法將激勵人們在更廣泛的進化背景下集中調查分子、神經元和電路在調節行為方面的作用”。