2019 年 5 月 7 日 23 点，国际学术刊物《自然-通讯》在线发表北京脑科学与类脑研究中心、北大麦戈文脑科学研究所饶毅团队的最新研究，他们发现了特别的分子——D 型丝氨酸，具有调节果蝇睡眠的作用。

对动物来说，睡眠的意义毋庸置疑。但是睡眠的机理一直不清楚，以至很多失眠患者即使服用药物，仍然达不到令人满意的睡眠质量。

这项研究结果有望带来睡眠调节的全新认识。

图：果蝇

三个新颖的发现

D 型丝氨酸曾被认为只存在于细菌中，但科学家近来发现，这种氨基酸也天然存在于人体内。不过，此前对 D 型丝氨酸生理功能的认识尚属空白，只有一些研究显示 D 型丝氨酸对人类大脑具有潜在作用。

这篇论文的第一作者戴熙慧敏告诉 DeepTech ，该研究最重要的发现是，D 型丝氨酸的合成酶（丝氨酸异构酶，SR）参与睡眠，如果 SR 基因缺失，睡眠减少。换句话说，D 型丝氨酸在生理上，可以调控果蝇的睡眠。

具体来讲，当任何一个合成 D 型丝氨酸的酶被基因突变而缺失后，果蝇的睡眠都减少，而降解 D 型丝氨酸的酶缺乏后，睡眠则增加。D 型丝氨酸受体的基因缺乏后，睡眠也减少。

饶毅实验室的博士后戴熙慧敏和周恩兴等，通过给予不同的化学分子作为药物，发现只有 D 型丝氨酸可以挽救 D 型丝氨酸合成酶突变的睡眠表型。

来源：Nature Communications

另一项重要发现是肠道的奇特作用。一般认为脑内神经细胞调控睡眠。但戴熙慧敏和周恩兴等发现，虽然合成 D 型丝氨酸的酶在神经细胞和肠道上皮细胞都存在，当合成酶的基因缺失后，会导致果蝇睡眠减少，但只要把合成酶放回肠道表皮细胞，就可以让果蝇恢复正常睡眠。

该项研究的第三发现，是兴奋性受体 NMDA 的出人意料的作用。已知 NMDA 受体是兴奋性神经递质谷氨酸的受体，一种想当然的看法是兴奋神经元应该导致觉醒。但研究结果与想法截然不同，研究发现 D 型丝氨酸辅助谷氨酸激活 NMDA 受体后，NMDA 却参与促进睡眠。

为什么果蝇的睡眠研究很重要

睡眠是饶毅实验室研究的生物学问题之一，近年该实验室开始研究果蝇和小鼠的睡眠。

实际上，果蝇的睡眠研究与人类睡眠研究有较强的联系。

最早用于研究睡眠的主要动物是小鼠。约二十年前，美国科学家率先用果蝇研究睡眠，利用其遗传学的便利，发现了一些参与调节果蝇睡眠的基因。

对于果蝇睡眠的另一重要基础研究是果蝇的生物钟研究。自 1971 年开创的果蝇生物钟研究，在经历二十多年的质疑后，于 1990 年代中后期被证明对包括人类在内的哺乳类也有意义。逐渐证明调节果蝇生物钟的基因，绝大多数也是调节人类生物钟的基因。

2017 年，生物钟的诺贝尔奖发给三位研究果蝇生物钟的美国科学家，而未给研究小鼠和人的生物钟的科学家，原因是前者的研究为先驱，后者的研究也很重要，但在时间上落后了。

在睡眠方面的研究，果蝇能否也能领先？目前还没得到证明。什么是睡眠？果蝇的静息是睡眠吗？就算是睡眠，果蝇的睡眠机理一定和高等动物类似吗？

这些问题都还悬而未决。

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参考：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09544-9

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