2019 年 5 月 7 日 23 點(diǎn)，國際學(xué)術(shù)刊物《自然-通訊》在線發(fā)表北京腦科學(xué)與類腦研究中心、北大麥戈文腦科學(xué)研究所饒毅團(tuán)隊(duì)的最新研究，他們發(fā)現(xiàn)了特別的分子——D 型絲氨酸，具有調(diào)節(jié)果蠅睡眠的作用。

對(duì)動(dòng)物來說，睡眠的意義毋庸置疑。但是睡眠的機(jī)理一直不清楚，以至很多失眠患者即使服用藥物，仍然達(dá)不到令人滿意的睡眠質(zhì)量。

這項(xiàng)研究結(jié)果有望帶來睡眠調(diào)節(jié)的全新認(rèn)識(shí)。

圖：果蠅

三個(gè)新穎的發(fā)現(xiàn)

D 型絲氨酸曾被認(rèn)為只存在于細(xì)菌中，但科學(xué)家近來發(fā)現(xiàn)，這種氨基酸也天然存在于人體內(nèi)。不過，此前對(duì) D 型絲氨酸生理功能的認(rèn)識(shí)尚屬空白，只有一些研究顯示 D 型絲氨酸對(duì)人類大腦具有潛在作用。

這篇論文的第一作者戴熙慧敏告訴 DeepTech ，該研究最重要的發(fā)現(xiàn)是，D 型絲氨酸的合成酶（絲氨酸異構(gòu)酶，SR）參與睡眠，如果 SR 基因缺失，睡眠減少。換句話說，D 型絲氨酸在生理上，可以調(diào)控果蠅的睡眠。

具體來講，當(dāng)任何一個(gè)合成 D 型絲氨酸的酶被基因突變而缺失后，果蠅的睡眠都減少，而降解 D 型絲氨酸的酶缺乏后，睡眠則增加。D 型絲氨酸受體的基因缺乏后，睡眠也減少。

饒毅實(shí)驗(yàn)室的博士后戴熙慧敏和周恩興等，通過給予不同的化學(xué)分子作為藥物，發(fā)現(xiàn)只有 D 型絲氨酸可以挽救 D 型絲氨酸合成酶突變的睡眠表型。

來源：Nature Communications

另一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)是腸道的奇特作用。一般認(rèn)為腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞調(diào)控睡眠。但戴熙慧敏和周恩興等發(fā)現(xiàn)，雖然合成 D 型絲氨酸的酶在神經(jīng)細(xì)胞和腸道上皮細(xì)胞都存在，當(dāng)合成酶的基因缺失后，會(huì)導(dǎo)致果蠅睡眠減少，但只要把合成酶放回腸道表皮細(xì)胞，就可以讓果蠅恢復(fù)正常睡眠。

該項(xiàng)研究的第三發(fā)現(xiàn)，是興奮性受體 NMDA 的出人意料的作用。已知 NMDA 受體是興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的受體，一種想當(dāng)然的看法是興奮神經(jīng)元應(yīng)該導(dǎo)致覺醒。但研究結(jié)果與想法截然不同，研究發(fā)現(xiàn)?D 型絲氨酸輔助谷氨酸激活 NMDA 受體后，NMDA 卻參與促進(jìn)睡眠。

為什么果蠅的睡眠研究很重要

睡眠是饒毅實(shí)驗(yàn)室研究的生物學(xué)問題之一，近年該實(shí)驗(yàn)室開始研究果蠅和小鼠的睡眠。

實(shí)際上，果蠅的睡眠研究與人類睡眠研究有較強(qiáng)的聯(lián)系。

最早用于研究睡眠的主要?jiǎng)游锸切∈?。約二十年前，美國科學(xué)家率先用果蠅研究睡眠，利用其遺傳學(xué)的便利，發(fā)現(xiàn)了一些參與調(diào)節(jié)果蠅睡眠的基因。

對(duì)于果蠅睡眠的另一重要基礎(chǔ)研究是果蠅的生物鐘研究。自 1971 年開創(chuàng)的果蠅生物鐘研究，在經(jīng)歷二十多年的質(zhì)疑后，于 1990 年代中后期被證明對(duì)包括人類在內(nèi)的哺乳類也有意義。逐漸證明調(diào)節(jié)果蠅生物鐘的基因，絕大多數(shù)也是調(diào)節(jié)人類生物鐘的基因。

2017 年，生物鐘的諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)給三位研究果蠅生物鐘的美國科學(xué)家，而未給研究小鼠和人的生物鐘的科學(xué)家，原因是前者的研究為先驅(qū)，后者的研究也很重要，但在時(shí)間上落后了。

在睡眠方面的研究，果蠅能否也能領(lǐng)先？目前還沒得到證明。什么是睡眠？果蠅的靜息是睡眠嗎？就算是睡眠，果蠅的睡眠機(jī)理一定和高等動(dòng)物類似嗎？

這些問題都還懸而未決。

來源：麻省理工中文評(píng)論