果蝇的听觉系统与人类很相似,Iowa大学的生物学家Daniel Eberl及其同事利用果蝇的“情歌”进行研究,发现听觉系统拥有与汽车蓄电池类似的机制。这项研究作为封面文章发表在最近一期的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。
对于可兴奋细胞的活性(听觉细胞等)来说,离子内稳态特别重要,而这依赖于一种相当于Na+/K+泵的蛋白——Na+/K+ ATPase。该蛋白由一个α亚基和一个β亚基组成,也常被简称为钠泵。研究人员发现,在果蝇耳部专门的支持细胞(scolopale细胞)中,这种钠泵高度表达。
在果蝇的听觉系统中scolopale细胞是很重要的,它环绕着果蝇耳部的感觉末梢,形成密闭的细胞外隔室(scolopale space)。研究人员指出,果蝇听觉系统的这种小隔室与蓄电池作用相似,需要先充电然后才能在系统中释放电子。充电完成后,这种隔室释放出的离子就会通过感觉末梢上的膜通道,这些通道是由声音激活而短暂开启的。
果蝇的“情歌”是指一种翅膀振动发出的声音,研究人员巧妙利用这一求爱之声,根据果蝇是否能听见这种声音,来研究其听觉系统的电反应。为此,研究人员在果蝇的触须里插入了微小的电极,随后他们用电脑播放果蝇的求爱之歌,并对其间的电反应进行检测。
研究显示,钠泵在scolopale细胞中有着特别重要的作用,负责帮助细胞向隔室中补充正确的离子,如果钠泵出现故障就会导致果蝇丧失听力。
人类耳部的听觉系统也存在着一种隔室——中阶(scala media),其作用也是向耳部的感觉细胞释放离子。研究人员指出,果蝇和人类的听觉系统有许多相似之处。在果蝇模型中研究耳部离子平衡所需的各项元件,有助于人们进一步了解人类的听觉系统。