本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
我最初於 2007年5月19日 在此釋出了這篇文章。
正如我們前幾天（2007年5月）提到的，研究動物行為很困難，因為“動物為所欲為他們想怎樣就怎樣”。 因此，確保在實驗設定中控制所有因素至關重要。 此外，為了使研究結果在其他實驗室可重複，實驗設定標準化始終是一個好主意。 即使這樣通常也不夠。 我無法訪問科學雜誌，但你們可能都記得幾年前的一篇論文，其中兩個實驗室試圖同時進行完全相同的 mice 實驗，使用所有標準裝置、完全相同的協議、從同一供應商在同一日期購買的相同品系、相同的 mice 飼料，甚至可能是相同顏色的技術人員制服，但他們得到了非常不同的資料！
幸運的是，晝夜節律行為並非混沌，而是相當可預測、穩健且易於在許多標準模型生物的實驗室之間重複。 果蠅Drosophila在時間生物學研究專案中取得成功的部分原因在於，幾十年來，所有實驗室都使用了完全相同的實驗裝置，即由 Trikinetics（馬薩諸塞州沃爾瑟姆）和 Carolina Biologicals（北卡羅來納州伯靈頓）生產的這種裝置
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這是一系列玻璃管，每個玻璃管包含一隻昆蟲。 紅外光束穿過每個管的中間，每次果蠅透過在管中上下走動或飛行來阻擋光束時，計算機都會記錄一個“筆尖偏轉”。 所有這些隨後被組合成 活動記錄儀 的形式，這是時間生物學資料的視覺化呈現的標準格式，可以進一步進行統計分析。
早期的果蠅工作主要在Drosophila pseudoobscura中完成。 隨後的大部分果蠅遺傳學工作都使用了D.melanogaster代替。 最近，一些研究人員開始使用相同的裝置來對其他果蠅物種進行比較研究。 許多果蠅時鐘實驗室擁有數百甚至數千個這樣的裝置，每個裝置都包含在一個“黑匣子”內，該“黑匣子”本質上是一個環境室，其中溫度和壓力保持恆定，噪聲保持低且恆定（“白噪聲”），並且燈光受到仔細控制——精確的開燈和關燈時間以及光照強度和光譜。
在這樣的設定中，使用方波光照曲線（突然的開和關開關），世界上每一隻像樣的D.melanogaster都顯示出這種活動曲線
活動是雙峰的：有一個早高峰（被認為與野外覓食有關）和一個晚高峰（被認為與野外求偶和交配有關）。
標準化的重要性怎麼強調都不為過——沒有它，我們將無法檢測到許多更細微的突變體，並且所有資料都將被認為不太可信。 然而，標準化中存在一些負面影響——它非常人為。 透過絕對控制一切並將設定儘可能簡化，它變得非常不代表動物的自然環境。 因此，測量的行為也可能非常不自然。
與實驗室不同，自然界中的果蠅不是單獨生活的——它們與其他物種成員聚集在一起。 與“黑匣子”不同，現實世界中的溫度在白天和夜晚會波動。 同樣與實驗室不同的是，白天光照強度和光譜逐漸變化，而夜晚並非漆黑一片：星星和月亮提供了一些低水平的照明。 因此，經過數十年的標準化工作，現在是開始研究記錄的行為如何與果蠅的自然行為現實相匹配的成熟時機。
最近的三篇論文透過以一種或另一種方式修改實驗條件，引入通常在標準裝置中缺失的額外環境線索，來解決這些問題。
調情
在第一篇論文《果蠅的夜間雄性性慾》（Current Biology，第 17 卷，第 3 期，2007 年 2 月 6 日，第 244-251 頁），由 Fujii、Krishnan、Hardin 和 Amrein 撰寫，解決了隔離問題。 為了做到這一點，必須使用不同的裝置，在這種情況下，是一堆放置在攝像機監視下的培養皿
每次將兩隻果蠅放入每個培養皿中：兩隻雄性、兩隻雌性或一隻雄性和一隻雌性。 將它們的總體運動活動與隔離的兩性昆蟲的運動活動進行了比較。 此外，還監測了一些更具體的行為——“近距離”（即，兩個個體相互靠近）、求偶和交配。
那麼，他們發現了什麼？ 將兩隻雄性或兩隻雌性放在一起並沒有改變活動模式太多。 但是將一隻雄性和一隻雌性放在一起會引起行為的巨大變化——大部分的接近、求偶和交配都發生在夜間！
這是單獨的雄性
這是雄性和雌性配對
此外，他們發現，如果將果蠅放回隔離狀態，它們會恢復到標準模式（因此，是否是處女與是否經歷過無關緊要，並且行為模式的轉變不是永久性的）。
此外，透過將雄性和雌性彼此異相 11 小時地進行訓練，然後將它們放在一起，他們發現雄性驅動了配對的行為模式——配對始終採用雄性的相位。
最後，對各種基因敲除和突變體的實驗（我將省略繁瑣的細節）表明：a) 雄性驅動模式是由於他們感知到雌性的氣味，並且 b) 大腦和觸角（果蠅相當於某種意義上的嗅球）中完整的晝夜節律起搏器對於行為轉變為夜間模式是必要的。
月光
因此，如果第一篇論文表明處女雌性的氣味可以引誘雄性在漆黑的夜晚活躍起來，那麼夜間低水平的光線是否也會鼓勵果蠅整夜不睡並開派對？ 第二篇論文《月光改變果蠅的內源性時鐘》（PNAS，2007 年 2 月 27 日，第 104 卷，第 9 期，第 3538-3543 頁），由 Wolfgang Bachleitner、Lena Kempinger、Corinna Wülbeck、Dirk Rieger 和 Charlotte Helfrich-Förster 撰寫，研究了夜間昏暗光線的作用。
在同一實驗室的早期論文中，關閉其中一個時鐘基因的活性消除了早高峰活動，但晚高峰活動在之後持續了相當長一段時間（甚至數週）（這是否意味著進食不如交配重要？），這表明這兩個峰值是由不同的時鐘驅動的。
在本文中，作者使用了強度相當於四分之一月光的人造光。 他們比較了標準光暗週期、恆定黑暗、恆定月光和光-月光週期中的活動模式以及時鐘基因表達模式。
當月光存在時，活動和基因表達都發生了顯著變化。 早高峰在月光照射的夜晚的後半段開始得更早，而晚高峰則延伸到下一個月光照射的夜晚的早期
時鐘蛋白的迴圈模式與活動模式相同——在大腦中被認為容納早晨振盪器的部分提前（和加寬），而在大腦中被認為容納傍晚振盪器的部分延遲（和加寬）（儘管關於它們的具體位置的文獻尚不清楚）。
此外，刪除一種重要的光色素（隱花色素，它在果蠅中不是時鐘基因）僅略微提高了對光的敏感閾值——一旦月光強度提高到 0.5 勒克斯，活動模式的變化方式與野生型果蠅相同。 作為一種藍光色素，隱花色素可能在檢測黎明和黃昏期間變化的光譜中很重要，因此參與測量光週期（日長）。
但是，刪除導致缺乏複眼的基因（但並非單眼）使果蠅對月光（但不是日光）失明。 因此，複眼對光的檢測對於在月光存在下活動模式的變化是必要的。 此外，野生型果蠅複眼中的外周時鐘在月光下沒有改變基因表達模式。
炎熱夏夜
我最初打算在這篇評論中加入另一篇論文——《光照和溫度在果蠅晝夜節律基因表達調控中的整合》（PLoS Genet 3(4): e54 doi:10.1371/journal.pgen.0030054），作者：Boothroyd CE、Wijnen H、Naef F、Saez L、Young MW——但現在我讀了它，我意識到最好單獨寫它（不僅僅是因為它篇幅很長，還因為它在概念上很複雜），或者與另一篇最近受到一些媒體關注並且也值得我報道的論文一起寫。 所以，就目前而言，是的，可以使用溫度週期來改變果蠅活動的模式（並將其稍微移到晚上），但這並不是該論文的主要發現。
總而言之，實驗室中簡單的光暗迴圈對隔離的果蠅的作用是將它們的活動完全“框定”在迴圈的光照階段內。 換句話說，它對活動施加了強烈的光掩蔽效應。 在自然界中，昏暗的光線、溫度週期和同種允許這些昆蟲將它們的活動擴充套件到夜間。 雖然我們仍然認為該模式是雙峰的，屬於暮色性動物，但這些新發現表明，果蠅並非像迄今為止認為的那樣主要是晝行性動物，而是在其行為方面具有靈活性，並且在某些條件下甚至是強烈的夜行性動物。