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“你爲什麼想要吃飯？”“因爲我肚子餓了。”3歲小孩都會回答。那麼，我們爲什麼會有飢或飽的感覺呢？爲什麼肚子(胃)空了就感到餓，滿了就覺得飽呢？顯然，是因爲我們體內有一個調節飢飽的機制，而控制感覺的中心，一定是位於中樞神經系統之中。
生物學家很早就已經知道，在大腦腹面、丘腦的下方，有一塊很小的區域—下丘腦，它控制着很多生理機能，包括體溫、睡眠、內分泌、情緒反應、生殖、新陳代謝等等，也包括控制攝食。具有類似功能的腦細胞聚集在一起，稱爲神經核。下丘腦有許多種神經核，哪一些是和控制攝食有關的呢？
是什麼讓老鼠餓死或撐死
我們可以用動物做兩類相反的實驗：刺激某團神經核或破壞某團神經核，看動物各有什麼反應。比如在下丘腦中，有一團神經核叫腹內側核(這是根據其方位命名的)，如果我們用微弱電流刺激老鼠的腹內側核，老鼠就停止攝食，即使肚子空空，也不感到飢餓。但是，如果我們加大電流，用電擊摧毀了老鼠的腹內側核，老鼠就會一直處於飢餓之中，不停地吃飯，把自己吃成了一個大胖子，甚至胖得無法轉身。這就證明了下丘腦的腹內側核控制着動物的攝食，而且是一個飽足中心，能告訴動物什麼時候吃飽了。
在下丘腦中，另有一團叫做前庭下丘腦核的神經覈對攝食起相反的作用，它是進食中心：如果刺激它，老鼠就開始攝食；如果把它摧毀，老鼠就開始絕食，直到餓死。有些人可能會想，如果我們把腹內側核和前庭下丘腦核都破壞掉，會怎麼樣呢？實驗結果表明，動過這種手術的老鼠也是絕食而亡。因此，腹內側核起到的是抑制前庭下丘腦核的作用，如果前庭下丘腦核已經不存在，那麼有沒有腹內側核也不會產生什麼不同了。
前庭下丘腦核刺激動物攝食，而腹內側核又對前庭下丘腦核起抑制作用，這就是中樞神經調控動物攝食的基本機制。但是實際的情形要比這複雜得多。還有其他神經核也參與了這個過程，而且這些神經核並非專門用於控制攝食，它們還同時控制着其他生理過程。例如破壞掉老鼠的腹內側核，不僅刺激其攝食，也影響了其性行爲和其他行爲(例如老鼠變得特別兇狠)。腦中的神經核用無數神經纖維聯繫在一起，組成了一個無比複雜的通訊網絡，影響某個神經核的信號也會被傳遞到其他神經核，要清楚地分辨各個神經核的特定作用是非常困難的。想想看，人腦有上千億個神經元，每個神經元又與數萬個其他神經元相連，這是一個多麼複雜的系統，想要直接搞清楚其細節，是一個不可能完成的使命。
發現肥胖基因
但是我們可以通過其他的辦法，例如遺傳學和生物化學的辦法，來了解神經生理活動的一些細節。遺傳學讓我們能夠發現和研究某種基因突變的後果，而生物化學讓我們能夠在分子水平上研究生理機制。1950年，人們發現有一個品系的小鼠食慾過盛，變得非常肥胖，其體重能達到一般小鼠的兩倍以上。經研究認爲，這是由於該鼠種某一個基因發生了突變引起的，但當時對這個基因在哪裏、具體有什麼功能，沒有人清楚，只是簡單地把它命名爲“ob基因”(ob是英文obese的縮寫，意爲肥胖)，這個品系的小鼠被稱爲ob小鼠。後來又發現其他基因突變也能使小鼠食慾過盛，於是分別用不同的名稱來爲這些基因命名，其中比較重要的是1966年發現的db基因品系(db是英文diabetes的縮寫，意爲糖尿病)。
那麼，究竟是什麼因子使得這些突變小鼠食慾過盛呢？很容易想到的一個實驗思路是，看看這些小鼠的下丘腦有什麼化學分子過量。人們發現，胖小鼠的下丘腦中含有過量的神經肽Y。這種神經肽有許多生理功能，不過我們在這裏關心的是它是否會影響攝食。結果的確如此，如果把神經肽Y注射到正常小鼠的腦中，它們就會食慾過盛，變得肥胖。看來小鼠肥胖的原因就是因爲神經肽Y過量，那麼，我們是否已經破解這個肥胖之謎了？事情並沒有那麼簡單。
在上個世紀60年代後期和70年代早期，美國生物學家道格拉斯·科爾曼(Douglas Coleman)用ob和db這兩個品系的胖小鼠做了一個連體實驗：把兩種不同的小鼠的血管連接在一起，創造出了兩隻共用血液循環的連體小鼠，這樣，在某隻小鼠血液中的物質，就會進入另一隻小鼠的體內併產生影響。他的實驗結果是這樣的：
1.把兩隻正常小鼠連體：讓其中一隻過度攝食，結果導致另一隻胃口不佳，體重減輕；
2.把ob胖小鼠和正常小鼠連體：ob胖小鼠體重減輕；
3.把db胖小鼠和正常小鼠連體：正常小鼠停止攝食，體重減輕；
4.把ob胖小鼠和db胖小鼠連體：ob胖小鼠停止攝食，體重減輕，而db胖小鼠不受影響。
從第一個實驗我們可以推測，一旦正常小鼠吃飽了，血液中就會有一種飽足因子，抑制食慾。從第二個實驗我們可以推測，ob胖小鼠體內缺少這種飽足因子，因此攝食沒有節制，一旦從正常小鼠血液中獲得飽足因子，攝食就變得比較正常，體重也減輕了。從第三個實驗我們可以知道，db胖小鼠體內分泌過量的飽足因子，因此抑制了正常小鼠的攝食。第四個實驗也表明db胖小鼠分泌過量的飽足因子，抑制了ob胖小鼠的攝食。
把這些實驗綜合起來看，我們可以知道，ob胖小鼠食慾過盛的原因，是因爲體內缺少一種飽足因子，也就是說生產飽足因子的基因(也就是ob基因)發生了突變，失靈了。而db胖小鼠食慾過盛卻另有原因，它並不缺飽足因子(也就是說它的飽足因子基因是正常的)，但是飽足因子對它不起作用，我們可以推測，這是由於本應該和飽足因子相結合的一種受體有缺陷，沒法與飽足因子結合，使得飽足因子不起作用，在體內累積下來—db胖小鼠的飽足因子受體的基因(也就是db基因)發生了突變。
食慾表現爲分子過程
那麼，這種飽足因子究竟是什麼呢？如果我們能夠把ob基因分離並克隆出來，就可以知道了。1986年，另一位美國生物學家傑弗裏·弗裏德曼(Jeffrey Friedman)開始着手克隆這個基因。他的實驗耗時8年，到1994年才把這個基因克隆出來。這個基因能編碼一種激素，弗裏德曼將之命名爲瘦素(leptin，源自希臘語leptos，意思是“瘦”)，這就是ob胖小鼠缺乏而db胖小鼠過量分泌的那種飽足因子。如果每天都給ob胖小鼠注射瘦素，ob胖小鼠在幾天後攝食次數就急劇下降，而且能量消耗增加，兩週後體重減輕了30%。相反地，瘦素對db胖小鼠不起作用。1996年，db基因也被克隆出來，像預測的那樣，它的確編碼瘦素受體。
人體也有瘦素，它是由脂肪細胞製造、分泌的。如果我們吸收的食物過多，就轉化成脂肪儲存在脂肪細胞中，使脂肪細胞變大。肥胖主要是由於脂肪細胞儲存了脂肪之後變大引起的，而不是脂肪細胞數目增多，實際上，我們在兒童時代，脂肪細胞的數目就基本不變了。隨着脂肪細胞變大，它開始分泌更多的瘦素，沿着血液循環抵達下丘腦，抑制神經肽Y的合成，也就抑制了食慾。相反地，如果人開始節食，脂肪細胞縮小，瘦素的分泌變少，下丘腦中神經肽增多，也就刺激了胃口。瘦素還有其他的生理功能，例如會影響性成熟。
研究清楚我們爲什麼想要吃飯的機制，不僅有重大的科學意義，而且還有巨大的實用價值。在發達國家，肥胖是個重大的社會問題，比如在美國，大約有1/3的人口有不同程度的肥胖，而全世界肥胖者據估計有3億人之多。肥胖不僅影響體形美觀，而且有害健康，容易患心血管疾病、糖尿病等多種疾病。因此，瘦素的發現引起了全社會的關注。人們馬上想到的是，能不能用它作爲減肥藥？1995年，瘦素才發現不久，加州一家生物技術公司就用2000萬美元買下了瘦素基因的專利，第二年開始進行人體臨牀試驗。第一期臨牀試驗的結果表明，注射瘦素似乎能使某些人的體重有所減輕，於是進入了更大規模的第二期臨牀試驗，但是結果很不理想，它的減肥效果並不比安慰劑強。2002年，臨牀試驗被終止。人們想要找到一種減肥妙藥的夢想再次破滅了。
這是爲什麼呢？一個原因是，只有極少數的肥胖者是由於缺乏瘦素引起的(目前全世界只發現幾個病例)，對這些人來說，注射瘦素有非常顯著的效果。但是，絕大多數肥胖者體內並不缺少瘦素，恰恰相反，他們的體內有過量的瘦素。他們食慾過盛的原因，並不是由於缺乏瘦素，而是由於對瘦素不敏感，這可能有許多因素，例如，瘦素進不了下丘腦，或者像db胖小鼠那樣，瘦素受體有缺陷。
我們現在知道，除了瘦素和神經肽Y，還有許多其他的分子(例如促腎上腺皮質激素釋放激素、膽囊收縮素)參與控制攝食。控制攝食的分子機制實際上比我們上面所描述的要複雜得多，而我們纔剛剛開始有了一點了解。不過，現在多數研究者都同意，一個人的“正常”體重基本上是由遺傳決定的。瘦素、神經肽Y和其他分子之間的相互作用，爲一個人的體重和食慾確立了一個調定點，大致決定了一個人是胖是瘦，是胃口不佳還是食慾旺盛。肥胖是因爲這個調定點較高。在人類進化史上，在食物缺乏的惡劣環境中，有一個較高的調定點實際上有生存優勢，能夠儘可能多地攝食儲存脂肪防備饑荒。只不過在富裕的社會，優勢變成了累贅而已。肥胖，是進化的遺產。
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