作者：阿粘

来源：上海科技创新资源数据中心

“惊蛰节到闻雷声，震醒蛰伏越冬虫。”

“嗡嗡嗡……”，惊蛰过后，气温渐渐升高，周末难得开一下窗，没一会就有一只“小可爱”飞进家里了，而且不偏不倚就落在了昨晚切好的水果上……

看来这应该是一只果蝇。

打死它？我才没有这么冲动。作为科研爱好者，看到果蝇的第一反应就是把它抓起来，说不定过不了几年，我就是诺贝尔奖获得者了。

为什么这么说？

果蝇作为科研研究对象，至今已经帮助8人5次获得诺贝尔奖。说不定这只果蝇就是我开启诺贝尔奖之门的引路人，啊不，引路蝇。

科学家与“果蝇”，图片来自：《果蝇：科研的得力助手》

100多年前，科学家们就开始研究果蝇了

1910年，进化生物学家、遗传学家和胚胎学家托马斯·亨特·摩尔根 （Thomas Hunt Morgan）将偶然出现的白眼雄性果蝇与正常红眼雌性果蝇交配，发现F1后代全部为红眼果蝇，说明白眼为隐性性状。进一步将F1带进行自交，后代红眼果蝇与白眼果蝇比例为3:1（证实符合孟德尔遗传学规律），并且F2代所有白眼果蝇均为雄性，初步说明白眼性状为性连锁。当白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配，后代雌果蝇均为红眼，而雄果蝇均为白眼，进一步说明决定果蝇红白眼的性状定位于性染色体。（是不是感觉到高中生物老师在戳脊梁骨啦？）在此基础上，摩尔根还提出了遗传学三大定律之一的“连锁与互换定律”。

1933年，摩尔根由于“染色体在遗传中作用”的发现而独享诺贝尔生理学或医学奖，这也是遗传学研究获得的第一项诺贝尔奖，开启了现代遗传学大门，摩尔根也因此获得“遗传学之父”的称号。

第二位因研究果蝇获得诺贝尔奖的是摩尔根的学生赫尔曼·约瑟夫·穆勒(Hermann Joseph Muller)。1926年，穆勒发现X射线照射可显著增加果蝇的突变率，并且这种突变诱导的成体果蝇还可近乎百分之百地遗传给下一代，这一结果表明人类首次实现了人工诱导突变，这一发现也让辐射技术成为遗传学研究的一项重要技术，开创了辐射遗传学。而穆勒也因此获得了1946年诺贝尔生理学或医学奖。

1980年，来自美国加利福尼亚理工学院的爱德华·刘易斯（EdwardB. Lewis）、美国普林斯顿大学的瑞克·威斯乔斯（Eric F Wieschaus）和德国马克斯-普朗克学院的克里斯汀·纽斯林-沃尔哈德（ChristianeNüsslein-Volhard）经过几十年的研究发现了“早期胚胎发育遗传控制”，他们通过对果蝇突变体的研究，发现了一些控制果蝇胚胎发育的重要基因，阐明了胚胎发育的遗传规律，为研究人类的胚胎发育奠定了重要理论基础，因此获得了1995年的诺贝尔生理学或医学奖。

随后的1996年，法国科学家朱尔斯·阿方斯·霍夫曼(Jules Alphonse Hoffmann)在用真菌处理多种果蝇突变体时发现，一种Toll基因突变的果蝇在真菌处理后无法有效激发抗菌反应而最终死亡。经过分析他发现Toll基因能特异识别某些入侵的细菌或真菌，从而激活集体的先天免疫反应。

这一发现让他与在小鼠中鉴定出Toll样受体的美国科学家布鲁斯·艾伦·布特（Bruce Alan Beutler）和发现了免疫系统中的树突状细胞的加拿大科学家拉尔夫·斯坦曼（Ralph Steinman）共同获得了2011年的诺贝尔生理学或医学奖。

最近一次因为研究果蝇而获得诺贝尔奖的则是三位来自美国的科学家杰弗里·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash）和迈克尔·杨（Michael W. Young）。他们因为利用果蝇作为模式动物发现了“昼夜节律分子机制”，而获得2017年诺贝尔生理学或医学奖。

为什么研究果蝇？

同样作为模式生物（生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象，这种被选定的生物物种就是模式生物。如：线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠等。），为什么果蝇会如此受到科学家的青睐呢？

主要原因是它繁殖能力强（能生），生命周期短（25℃的时候10-12天一代，果蝇30年的后代小鼠需要200年），易于饲养（有个瓶子和一些能发酵的基质就能养），染色体少（4对，而斑马鱼和小鼠分别有25对和20对），个子小（一个瓶子就能装上百只，密集恐惧症的噩梦）等等。而尤其以一种“腹黑”（人家真的是因为腹部是黑色的）的果蝇——黑腹果蝇最受科学家的喜爱，这也是为什么黑腹果蝇是至今被人类研究得最彻底的生物之一。

由于果蝇拥有众多的优势，使之成为了生物学领域里众多学科的研究对象，涉及遗传学、发育生物学、免疫学、生理学、营养学、神经生物学等等，还在如癌症研究等医学领域里作为模式生物。

培养果蝇的经典装置。图片来自：Robert Cudmore-flick

你以为这就完了？

尽管科学家们研究果蝇已经有百年以上的历史了，但这小小的昆虫仍然在发挥着它巨大且不可替代的作用。

2014年9月2日，俄罗斯科学院生物医学问题研究所发言人透露，携带壁虎、果蝇、蚕卵、蘑菇和高等植物种子的“光子-M”四号生物卫星于9月1日着陆。其中五只壁虎全部“殉职”，果蝇却存活下来。

而在近些年越来越热的脑科学领域也有果蝇的身影。

2018年，科学家首次对黑腹果蝇的整个大脑进行了足够详细的成像，从而能探测每个神经元之间的单独连接，或者说突触。由此获得的图像数据库可帮助研究人员描绘支撑果蝇嗅闻、嗡嗡叫、空中飞行等各种行为的神经回路。（你在想什么我都知道）

也是在2018年，浙江大学以果蝇为模式生物，鉴定出其脑中的背侧昼夜节律神经元APDN1往睡眠稳态中心-椭球体EB-R2投射的神经回路，并将相关成果发表在知名期刊《神经元》（Neuron）上。研究揭示了该神经回路决定睡眠和觉醒水平的作用机制，为阐述昼夜节律回路和睡眠回路的连接机制提供了非常重要的实验依据。（以后或许能够睡眠2小时，精神一整天）

而今年2月，重要国际学术期刊Neuron（《神经元》）发表了北京大学生命科学学院教授饶毅课题组的一项研究成果。该成果提出“化学连接组”（CCT）这一新概念，并在果蝇中构建了“化学连接组“遗传资源库。国际专家对这项工作的评议是这项工作不仅有创造性，而且是“杰作”，“将对整个果蝇领域有巨大的影响，而且影响将远超出果蝇研究，因为这是所有动物模型中第一次如此系统规模地分析。它不仅揭示脑组织方式的普遍原则，也将在机理上解析特定环路的功能”。

果蝇多巴胺神经元分布，图片来自：Neuron

而在果蝇的身上，还有很多的研究点，如打斗、衰老、药物成瘾、学习记忆等，科学家们在通过研究果蝇来发现更多与人类有关的“秘密”。（所以，果蝇满世界飞的原因并不仅仅因为他们有超强的繁殖能力和适应环境能力，也有可能是因为科学家们在“制造”更多的果蝇喽）

彩蛋

别以为科学家都是“正经人”，“不正经”的科学家会想方设法做一些不可描述的实验。

2015年，一组专攻“果蝇性爱”的研究者将正在“啪啪啪”的果蝇用液氮“速冻”，然后用断层扫描和3D重建技术，把它们交配时的生殖器官内部构造做成了3D模型。科学家们还“狡辩”说：“研究黑腹果蝇的生殖活动，可以让我们更加了解自己，了解人类的演化历史，还有我们周围的其他生物。”

一对正在交配就被冻住的当事果蝇。图片来源：果壳网

而同济大学的团队在实验中发现，无论雌果蝇的年龄多大，雄果蝇都会选择与其交配。但在面对两只年龄不同的雌果蝇时，雄果蝇就会优先选择年轻的雌果蝇……这一研究还获得了2014年的菠萝科学奖（中国版“搞笑诺贝尔奖”）。

参考文章：

1、果蝇：科研的得力助手——郭晓强，郭贝一

2、果蝇与诺贝尔奖——科学24小时

3、“你们根本不爱果蝇！你就是想拿诺奖！”关于果蝇的12个八卦——果壳网

部分图片来自网络