東京都立大學利用果蠅進行的一項研究揭示了每日進食模式是如何受基因成分調控的。研究發現，quasimodo（qsm）基因能使進食與光/暗週期同步，而時鐘（clk）和週期（cyc）基因則能在恆定的黑暗條件下維持這些模式，尤其是在新陳代謝組織中。此外，也發現神經細胞”時鐘”是使進食模式與每日光照變化同步的關鍵。

這項研究得到了多個研究機構和基金的支持，加深了我們對進食行為晝夜節律的了解，並可為進食障礙的治療提供參考。

研究人員發現了安排用餐時間及其與日週期同步的分子機制。東京都立大學的研究人員利用果蠅進行了一項研究，探索日常進食模式的調節。他們發現，quasimodo（qsm）基因有助於使進食與光/暗週期同步，但在持續黑暗的環境中卻不起作用。在這些條件下，基因時鐘（clk）和週期（cyc）維持著進食和禁食週期。

此外，神經細胞內的其他”時鐘”也使這些週期與晝夜變化同步。了解控制進食週期的分子機制，可以加深我們對動物行為（包括人類行為）的理解。

動物王國的許多成員每天都在大致相同的時間進食。這是因為需要適應環境的各個方面，包括光照的強弱、溫度的高低、食物的可獲得性、天敵出現的幾率等，所有這些對生存都至關重要。此外，它對有效的消化和新陳代謝也很重要，因此對整體健康也很重要。

研究小組發現，qsm調節著光/暗週期的同步，而神經元中的分子鐘則在持續黑暗的環境中接管了這個角色。另一方面，clk/cyc基因有助於維持進食/空腹週期。資料來源：東京都立大學

但是，如此廣泛的生物是如何知道何時進食的呢？一個重要的因素是晝夜節律，這是動物、植物、細菌和藻類等多種生物共享的一個大約每天一次的生理週期。晝夜節律是調節生物節律行為的”主時鐘”。但是，動物體內還有其他計時機制，即所謂的”外圍時鐘”，每種機制都有自己不同的生化途徑。外在因素（如進食）可以重置這些時鐘。但這些時鐘支配動物進食行為的具體方式尚不清楚。

果蠅研究的啟示

現在，東京都立大學的安藤加奈惠副教授領導的研究小組利用果蠅解決了這個問題，果蠅是一種模式生物，它反映了包括人類在內的更複雜動物的許多特徵。他們使用了一種稱為CAFE 試驗的方法，即透過微毛細管餵食果蠅，以精確測量每隻果蠅在不同時間的進食量。首先，他們研究了蒼蠅的進食習慣如何與光同步。

在研究蒼蠅在光/暗循環中進食時，先前的工作已經表明，即使對核心晝夜節律時鐘基因–週期（per）和時間（tim）–進行突變，蒼蠅也會在白天進食更多。研究小組轉而研究了quasimodo（qsm）基因，該基因編碼一種控制時鐘神經元發射的光反應蛋白。透過敲除qsm，他們發現蒼蠅的白天進食模式受到了顯著影響。我們第一次知道，進食與光介導的節律同步會受到qsm 的影響。

在持續黑暗條件下攝食的蠅類則不然。核心晝夜節律時鐘基因發生突變的蒼蠅，其日常進食模式受到嚴重破壞。在涉及的四個基因[週期（per）、時間（tim）、週期（cyc）和時鐘（clk）]中，cyc 和clk 基因的缺失要嚴重得多。事實上，研究發現，clk/cyc 是形成雙峰進食模式（即進食期和禁食期）的必要條件，尤其是在新陳代謝組織中。但這些週期是如何與天同步的呢？神經細胞中的分子鐘基因而不是代謝組織發揮了主導作用。

研究小組的發現讓我們首次了解到生物體不同部位的不同時鐘是如何調節進食/空腹週期的，以及它們是如何與晝夜節律相匹配的。對進食習慣背後機制的了解有望為動物行為提供新的見解，並為飲食失調提供新的治療方法。