
苍蝇是真正的飞行大师,尽管同它们的体型相比,它们的翅膀显得那么弱小。来自德国的科学家最近鉴定出了调节苍蝇飞行肌肉的基因开关。
“基因spalt对于形成超快的超级肌肉的是必不可少的。”这个名为“肌肉动力学”的研究团队的领导人Frank Schnorrer如是说,“如果没有spalt基因,苍蝇就只能形成普通的腿部肌肉,而不是飞行肌肉。”该研究团队的研究成果已经发表在《Nature》杂志上。
为了进行有效飞行,苍蝇必须飞快地扇动它们的小翅膀,产生我们熟悉的那种昆虫的嗡嗡声。果蝇Drosophila melanogaster扇动翅膀的频率是200赫兹——这就是说它的飞行肌肉每秒要收缩并放松200次。“相反,一个百米短跑运动员每秒也就运动其腿部几次而已,就像一只蜗牛。” Frank Schnorrer这样描述道。那么,果蝇是如何做到如此高频率扇动自己的翅膀的呢?
肌肉控制了身体所有的运动,包括翅膀的震动。但是,飞行肌肉相当独特,它们的收缩不仅受到平常的神经冲动调节,而且还受到张力的额外触发。苍蝇拥有两类飞行肌肉,使翅膀产生震动:一类使翅膀向下运动,同时另一类导致收缩的肌肉拉伸。这样,翅膀又被拉回来并且开始稳定的震动。
无spalt基因,则无法飞行。通过沉默果蝇的目标基因,这个“肌肉动力学”研究团队的科学家鉴定出了用于形成飞行肌肉的开关:Spalt。转录因子Spalt在将遗传信息正确转录至各个细胞类型所必须的RNA及蛋白质过程中发挥重要作用。Spalt只存在于飞行肌肉中,参与形成肌原纤维的特定结构。作为对震动过程中所施加张力的反应,肌肉纤维的这些组分各自促使肌肉收缩。这样飞行肌肉就不会像腿部肌肉那样对张力做出反应。反之亦然,科学家通过在苍蝇的腿部插入Spalt因子成功产生了类似飞行肌肉的肌肉。
这些研究成果可能具有医学价值。“人类的身体肌肉不具有Spalt,很难通过张力进行调节。” Frank Schnorrer解释说。“但是人类心肌中有类似的Spalt,在心室中的张力影响到了心跳的强度。Spalt是否在心跳调节中发挥作用还未知,正在研究中。”
