蜜蜂脑部瞬时激活的多巴胺信号调控食物欲望

西方蜜蜂正在采集紫云英花蜜和花粉。苏松坤摄

4月29日，福建农林大学研究员苏松坤团队牵头联合法国图卢兹第三大学教授Martin Giurfa团队、澳大利亚国立大学教授张少吾以《蜜蜂脑部瞬时激活的多巴胺信号调控食物欲望》为题，相关研究成果发表在《科学》。

这一研究成果首次发现并证实蜜蜂脑部多巴胺调控食物欲望，揭示了蜜蜂（昆虫）拥有与哺乳动物类似的多巴胺调控的食物欲望系统。该研究为高等动物乃至人类基本生理需求食物欲望的比较进化研究提供创新性的重要科学证据；为蜜蜂采集性状相关的分子基础研究和优良蜂种培育提供新的思路；也为人类多巴胺相关的生理心理和学习记忆障碍等健康问题研究提供新的生物模型。

蜜蜂是全球性的重要经济昆虫，也是研究社会行为和健康的模式生物。食物对于蜜蜂个体和群体的生存繁衍是至关重要的。蜜蜂个体为了满足自身和蜂群对食物的需求而出巢采集食物，蜜蜂采集食物回巢后，通过舞蹈语言告诉其他同伴食物源的方向和距离信息，招募同巢蜜蜂出巢采集，大大提高采集效率，满足蜂群的食物需求，蜜蜂采集后舞蹈语言及其形成机制的研究是探索蜜蜂社会行为的重要窗口和前沿领域。

在哺乳动物中，欲望的过程受中脑边缘多巴胺神经通路调控。尽管无脊椎动物表现出复杂的食物搜寻行为，是否存在类似的驱动食物搜寻的欲望系统仍然未知。蜜蜂是研究这一问题的理想的生物，因为蜜蜂具有密集的采集活动，发达的社会组织，还拥有一套象征的编码以传递食欲奖赏信息：摆尾舞—传递良好食物源的方向和距离信息。这套编码的存在允许科研人员探究跳舞蜂除了交流指向食物源的矢量信息，是否还瞬时回忆起可利用的食物源的快乐特性。研究人员的问题是：采集蜂在前往良好食物源的途中是否受欲望系统驱动？摆尾舞是否通过回忆起良好食物源使欲望系统恢复活动？

为了回答这些问题，研究人员监测已标记的采集蜂的采集和跳舞行为，同时检测和干扰采集蜂在采集和信息交流循环关键阶段的脑部生物胺信号。结果表明，在采集蜂跳舞的起始阶段和离巢前往良好食物源阶段，其脑部的多巴胺水平显著升高；蜜蜂的食物采集活动受到多巴胺拮抗剂的负面影响，食物采集欲望下降；个体饥饿也会提升采集蜂的脑部多巴胺水平，采集蜂脑部多巴胺升高会增强其对蔗糖溶液的快乐值，提高其食欲相关的气味学习能力和记忆能力。据此，研究人员提供了蜜蜂脑部存在由个体饥饿和在跳舞场景中回忆起良好食物源的快乐值触发的多巴胺神经通路为基础的欲望系统的科学证据。

相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn9920