成熟的定义是什么呢？有人会说根据我国的法律规定，十八周岁以上即为成年人，认为十八岁就是成熟的标志。但或许在父母和导师的眼里，我们可能永远是个长不大的孩子。如果想要理解成熟这个概念，首先需要给成熟下一个定义，对于动物来说成熟主要指各个器官的形态和机能发展到完善的状态。其中青春期在成熟过程中十分关键，在此期间机体会发生很大的变化。在身体的形态和机能方面，体型会迅速增大，内部机能逐渐健全，各种器官功能趋于完善，特别是神经系统的发育接近成熟。在生殖能力方面，出现第二性特征，雌雄的差异性逐渐增大，生殖器官和生殖细胞迅速发育并趋向成熟。
一、激素调控成熟过程中的保守性
在生长发育过程中，类固醇激素对于发育阶段的转换起到十分关键的作用。在哺乳动物中，下丘脑-垂体-性腺轴的激活诱导的性腺类固醇激素分泌的增加标志着青春期起始，下丘脑中促性腺激素释放激素的分泌诱导垂体促黄体生成激素和促卵泡激素的产生。这两种激素通过循环系统到达性腺，刺激性腺中类固醇性激素的产生。因此，性激素水平的增加促进了青春期过程中身体形态特征和机能的成熟。
在果蝇的生长历程中，需要经历幼虫期、蛹期和成虫期。幼虫期间经历两次蜕皮使身体快速的生长，而到了蛹期后会经历变态发育形成形态和机能成熟的成虫。与哺乳动物相似，果蝇从幼虫发育到成熟的转变过程中由昆虫中唯一的类固醇激素——蜕皮激素的增加而引起的。蜕皮激素的合成也受到大脑神经元的调控，其中果蝇大脑中的促前胸腺激素神经元（PTTHn）通过分泌神经肽促前胸腺激素（PTTH）至前胸腺（PG），由前胸腺合成分泌蜕皮激素，蜕皮激素通过与核受体结合并启动各种靶基因的表达，协调生长、成熟和形态的变态过程来诱导发育的转变。因此，昆虫的促前胸腺激素神经元-前胸腺轴和哺乳动物的下丘脑-垂体-性腺轴在发育成熟方面起着类似的关键作用。
二、影响蜕皮激素分泌的因素
蜕皮激素在果蝇的生长发育中发挥着不可或缺的作用，那么有哪些因素影响蜕皮激素在合适的时机发挥作用，保证每次蜕皮和变态过程不会提前和滞后的呢？前胸腺作为蜕皮激素分泌的主要器官，并且作为调控蜕皮激素体内滴度的中央节点，它会通过整合不同的生理和环境信号来调控蜕皮激素的产生从而触发每次的蜕皮和变态反应。
1917年Stefan Kopec利用结扎实验探究花蛾的变态发育过程中，发现大脑会分泌一种激素，其对于花蛾幼虫的化蛹过程是必要的。几十年后被证实，这种大脑分泌的激素为PTTH，PTTH由大脑内PTTHn产生，分泌至血淋巴循环系统作用于前胸腺器官。PTTHn的失活将严重延缓幼虫的蛹化时间。同样，PTTHn也受到生理和环境信号的调控，比如节律神经元通过对PTTHn的调控来调节蜕皮激素的产生的节律，另外也有研究表明当幼虫中的成虫盘组织受到物理或者遗传损伤后，也会通过影响PTTH的产生，从而影响蜕皮和变态过程。所以大脑中PTTHn会整合、评估环境和发育的信号通过分泌PTTH来调控蜕皮和变态起始的时间点。
1934年Wigglesworth首次提出保幼激素(JH)是昆虫体内的一种维持幼态的激素，因为它可以防止由蜕皮激素引发的变态反应。在幼虫阶段，由分泌腺咽侧体（CA）分泌产生的保幼激素与蜕皮激素协调调控蜕皮过程，防止幼虫的提前变态，在蛹期，保幼激素滴度的急剧下降，而滴度急剧升高的蜕皮激素对蛹期变态过程的调控占据主导作用。保幼激素通过拮抗蜕皮激素来维持昆虫幼虫的保幼特性，并保证幼虫在合适的发育阶段引起变态反应。
幼虫的营养状态对生长、化蛹以及变态发育过程中也起到关键作用。在果蝇中，响应营养状态的关键调控因子是具有保守性的类胰岛素信号通路(IIS)，在营养条件适宜的情况下，果蝇分泌胰岛素进入循环系统，通过激活广泛表达的胰岛素受体来参与代谢和生长调节。通过遗传学的方法激活果蝇胰岛素信号将促进果蝇的蜕皮激素分泌并且提前幼虫的化蛹时间。相反，抑制果蝇的胰岛素信号将阻碍蜕皮激素的分泌，从而推迟幼虫的化蛹时间。另外，当环境中的营养条件不适时，前胸腺中mTOR信号会抑制蜕皮激素的产生，从而维持幼态，以促进幼虫体内积累足够的营养，为蛹期的变态反应做准备。所以，营养信号（胰岛素和mTOR）对幼虫生长和化蛹时间起到重要的调控作用。
三、激素在生殖能力方面的影响
果蝇卵孵化后要经历幼虫、蛹然后羽化为成虫。刚羽化出的果蝇，有着与成蝇相似的形态并且身体的各项机能也趋近成熟。但是，要想达到真正的成熟，生殖能力的完善是不可或缺的条件。这里的生殖能力主要包括两个方面，首先是生殖系统方面，生殖腺和生殖细胞的成熟是繁育后代的基础；另外在神经系统方面，求偶行为的成熟是成功交配的前提。
生殖系统方面，保幼激素和蜕皮激素在生殖成熟的过程中发挥着十分重要的作用。保幼激素通过结合特异性的胞内受体对许多涉及卵细胞成熟的过程进行调控。它诱导脂肪体中卵黄原蛋白的合成，促进卵泡上皮细胞间隙的产生，从而通过受体介导的内吞作用促进卵黄蛋白的摄取。在成虫期蜕皮激素会促进蜕皮触发激素（ETH）的产生，而ETH会通过作用于咽侧体上的ETHR来调控保幼激素的合成，从而参与到生殖细胞的调控。另外，有研究发现，蜕皮激素对于果蝇排卵过程发挥着重要的作用，与哺乳动物中孕酮对于排卵的功能类似。所以，激素对于果蝇生殖系统的成熟过程所发挥的功能是不可或缺的。
神经系统方面，雌性果蝇刚从蛹中羽化出来时在一定时间内不会接受交配行为，通过遗传学的方法对保幼激素信号进行干扰后，发现雌性果蝇拒绝的时间会被显著的延长。研究进一步发现，保幼激素通过改变雌性果蝇的信息素产生时间和特征，从而影响雌性果蝇接受交配的时间和吸引力。另外，有研究发现，蜕皮激素参与对雄性求偶行为的调控，当在雄性参与调控求偶行为的神经元中减少蜕皮激素受体的表达后，雄性成蝇的求偶模式发生显著的变化，表现出明显的同性恋表型。所以，激素对于交配时间和交配模式的调控也是十分关键的。
四、总结与展望
小时候的我们每天都会盼望着长大，随着年龄的增长，无意间就进入青春期了，青春期的我们不管是生理还是心理都不受控制的发生着变化，我们享受着这种长大带给我们的喜悦，但同时要适应身体日新月异的变化。个头慢慢变高的同时，我们的性格也变得叛逆，比较易怒甚至具有暴力倾向。更神奇的是，异性之间的差异越来越大，并且我们对异性变得异常的好奇和冲动。青春期的我们会对心爱的姑娘不计代价的进行追求，对情敌也会不计代价的进行竞争。青春期结束后一切可能又回归于平稳，身体和心智也都发育成熟，并繁育后代，随后慢慢走向衰老，最终完成自然界中生命交替的规律。
激素在以上的生命过程中发挥着关键的作用，但激素对成熟过程进行调控的机制还需要更为深入的的探究。果蝇作为一种模式生物，它的生长发育和成熟过程中同样受到激素的影响。激素参与到了幼虫到成虫的变态发育，以及成虫后的生殖系统和求偶行为的调控。以果蝇为模式动物，将极大的促进人类对激素功能的探究，从而促进对生物的生长发育的理解。
果蝇中激素的研究在近些年成果颇丰，但是目前仍有许多尚未解决的问题。以下是我感兴趣的但尚未解决问题：激素对于果蝇的性别决定是否具有与哺乳动物类似的功能？激素对于果蝇求偶行为的影响机制是什么？激素受体通过怎样的方式影响神经元的活性？能否通过改变激素信号来延缓衰老甚至返老还童？
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by 王林