“妳為什麽要吃飯？”“因為我餓了。”三歲小孩都能回答。那麽為什麽我們會覺得餓或者飽呢？為什麽肚子空著和滿著的時候會覺得餓？很明顯，是因為我們體內有調節饑餓感和飽腹感的機制，控制感覺的中樞必然位於中樞神經系統。生物學家早就知道，在大腦腹側表面和丘腦下有壹小塊區域——下丘腦控制著許多生理功能，包括體溫、睡眠、內分泌、情緒反應、生殖、代謝等。，包括控制食量。功能相似的腦細胞聚集在壹起，稱為神經核。下丘腦有很多種核，哪些與控制食量有關？
我們可以用動物做兩種相反的實驗:刺激某個核或者破壞某個核，看看動物的反應。例如，在下丘腦中，有壹組核叫做腹內側核(因其朝向而得名)。如果我們用弱電流刺激小鼠的腹內側核，小鼠會停止進食，即使它們的胃是空的，它們也不會感到饑餓。但是，如果加大電流，用電擊破壞老鼠的腹內側核，老鼠就會壹直餓著，不停地吃，把自己吃成壹個大胖子，甚至胖得轉不過彎來。這證明了下丘腦腹內側核控制著動物的進食，是飽腹中樞，告訴動物它們吃飽了。
在下丘腦中，還有壹個叫前庭下丘腦的核，在攝食中起相反的作用。它是攝食中樞:如果受到刺激，老鼠就會開始進食；如果被破壞了，老鼠就會開始絕食，直到餓死。有人可能會想，如果我們把腹內側核和前庭下丘腦核都破壞了呢？實驗結果顯示，接受過這種手術的老鼠也因絕食而死亡。因此，腹內側核起著抑制前庭-下丘腦核的作用。如果前庭-下丘腦核不再存在，有沒有腹內側核就沒有任何區別了。
前庭下丘腦核刺激動物攝食，而腹內側核抑制前庭下丘腦核，這是中樞神經系統調節動物攝食的基本機制。但實際情況比這復雜得多。這個過程中還有其他神經核團參與。而且這些核並不是專門用來控制食物攝入的，還控制其他生理過程。比如破壞小鼠的腹內側核，不僅刺激其進食，還會影響其性行為和其他行為(比如變得特別兇)。大腦中的神經核團由無數的神經纖維連接在壹起，形成壹個極其復雜的通訊網絡，影響壹個神經核團的信號也會傳遞到其他神經核團。很難清楚地區分每個神經核的具體功能。想想吧。人腦中有數千億個神經元，每個神經元都與成千上萬個其他神經元相連。這是壹個多麽復雜的系統。直接搞清楚細節是不可能的任務。
但我們可以通過其他方法，如遺傳學和生物化學，了解神經生理活動的壹些細節。遺傳學允許我們發現和研究基因突變的後果，而生物化學允許我們在分子水平上研究生理機制。1950年，發現有壹品系小鼠出現暴飲暴食，變得非常肥胖，體重可達普通小鼠的兩倍以上。有人認為這是某個基因突變造成的，但當時並不清楚這個基因在哪裏，具體功能是什麽。它被簡單地命名為“ob基因”(ob是英文obile-obesity的縮寫)，這種小鼠品系被稱為ob小鼠。後來發現其他基因突變也會使小鼠暴食，並以不同的名稱命名，其中最重要的是1966發現的db基因株(db是英文diabetes的縮寫)。
那麽是什麽因素讓這些突變小鼠暴食呢？很容易想到壹個實驗想法，看看這些老鼠的下丘腦中有哪些化學分子是過量的。研究發現，肥胖小鼠的下丘腦中含有過量的神經肽y，這種神經肽具有多種生理功能，但我們在這裏關心的是它是否會影響進食。的確，如果將神經肽Y註射到正常小鼠的大腦中，它們會暴飲暴食，變得肥胖。看來小鼠肥胖的原因是因為神經肽y過多，我們解開肥胖之謎了嗎？沒那麽簡單。
20世紀60年代末70年代初，美國生物學家道格拉斯·科爾曼用ob和db兩個品系的肥胖小鼠做了壹個連體實驗:通過連接兩只不同小鼠的血管制造出兩只連體小鼠，讓壹只小鼠血液中的物質進入另壹只小鼠體內並產生影響。他的實驗結果是這樣的:
兩只正常老鼠連體時，其中壹只會暴飲暴食，導致另壹只食欲不佳，體重下降。
將ob肥胖小鼠與正常小鼠結合:ob肥胖小鼠體重減輕。
將db肥胖小鼠與正常小鼠結合:正常小鼠停止進食，體重減輕。
將ob肥胖小鼠與db肥胖小鼠結合:ob肥胖小鼠停止進食，體重減輕，db肥胖小鼠不受影響。
這些實驗告訴我們什麽？從第壹個實驗可以推測，正常小鼠壹旦吃飽，血液中就會出現抑制食欲的飽腹因子。從第二個實驗可以推斷，ob肥胖小鼠缺乏這種飽腹因子，所以它們的食量是不受控制的。壹旦從正常小鼠的血液中獲得飽腹因子，它們的進食量就變得正常，體重也減輕了。從第三個實驗可以知道，db肥胖小鼠會分泌過多的飽腹因子，從而抑制正常小鼠的進食量。第四個實驗也表明，db肥胖小鼠分泌過多的飽腹因子，抑制了ob肥胖小鼠的攝食。
綜合這些實驗，我們可以知道ob肥胖小鼠暴飲暴食的原因是體內缺少壹種飽腹因子，也就是說產生飽腹因子的基因(也就是ob基因)發生了突變，失效了。但是，db胖鼠食欲過盛還有其他原因。它不缺飽腹因子(即它的飽腹因子基因正常)，但飽腹因子對它沒有影響。我們可以推測，這是因為壹個本應與飽腹因子結合的受體有缺陷，不能與飽腹因子結合，使飽腹因子失效，在體內蓄積。換句話說，db肥胖小鼠的飽腹因子受體基因(即db基因)發生了突變。
那麽這個飽腹感因素是什麽呢？如果我們能分離並克隆出ob基因，我們就能知道。1986年，另壹位美國生物學家傑弗裏·m·弗裏德曼開始克隆這個基因。他的實驗室花了8年時間克隆了這個基因，直到1994。這個基因編碼了壹種激素，弗裏德曼將其命名為瘦素(源於希臘語leptos，意為“瘦”)，瘦素是ob肥胖小鼠缺乏、db肥胖小鼠過度分泌的飽腹因子。如果每天給ob肥胖小鼠註射瘦素，幾天後ob肥胖小鼠的進食次數急劇下降，能量消耗增加，兩周後體重減輕30%。相反，瘦素對db肥胖小鼠沒有影響。在1996，db基因也被克隆。正如預測的那樣，它確實編碼瘦素受體。
人體也有瘦素，由脂肪細胞產生和分泌。如果我們攝入過多的食物，就會轉化為脂肪儲存在脂肪細胞中，使脂肪細胞變大。肥胖主要是儲存脂肪後脂肪細胞變大，而不是脂肪細胞數量增加。事實上，脂肪細胞的數量在我們的童年時期基本保持不變。隨著脂肪細胞變大，開始分泌更多的瘦素，瘦素沿著血液循環到達下丘腦，抑制神經肽Y的合成，從而抑制食欲。相反，如果人開始節食，脂肪細胞萎縮，瘦素分泌減少，下丘腦神經肽增加，也會刺激食欲。瘦素還有其他生理功能，比如影響性成熟。
研究我們為什麽要吃飯的機制，不僅具有重要的科學意義，而且具有重要的實用價值。在發達國家，肥胖是壹個主要的社會問題。例如，在美國，約有三分之壹的人口存在不同程度的肥胖，而全球肥胖人口估計多達3億。肥胖不僅影響身體外觀，還危害健康，容易引發心血管疾病、糖尿病等疾病。因此，瘦素的發現引起了全社會的關註。人們馬上想到，能不能把它當減肥藥？瘦素是1995發現的。不久之後，加州的壹家生物技術公司以2000萬美元買下了瘦素基因的專利，第二年開始進行人體臨床試驗。第壹次臨床試驗的結果顯示，註射瘦素似乎能讓壹部分人減肥，於是更大規模地進入第二次臨床試驗，但結果並不理想，其減肥效果並不比安慰劑好。2002年，臨床試驗終止。人們尋找減肥靈丹妙藥的夢想再次破滅。
這是為什麽呢？壹個原因是只有少數肥胖者是由於瘦素缺乏引起的(目前世界上只發現了少數病例)，對於這些人來說，註射瘦素有非常顯著的效果。但是，絕大多數的肥胖者並不缺少瘦素。相反，他們體內的瘦素過量。他們暴飲暴食的原因不是缺乏瘦素，而是對瘦素不敏感。這可能是多種因素造成的，比如瘦素不能進入下丘腦，或者像db肥胖小鼠壹樣，瘦素受體有缺陷。
我們現在知道，除了瘦素和神經肽Y，還有許多其他分子(如促腎上腺皮質激素釋放激素和膽囊收縮素)參與控制食物攝入。控制食物攝入量的分子機制其實比我們上面描述的要復雜得多，我們才剛剛開始了解。然而，現在大多數研究人員都同意，壹個人的“正常”體重基本上是由遺傳決定的。瘦素、神經肽Y等分子之間的相互作用為壹個人的體重和食欲建立了壹個設定點，這個設定點大致決定了壹個人是胖還是瘦，食欲差還是食欲強。肥胖是因為這個調節點比較高。在人類進化史上，在食物短缺的惡劣環境下，其實存在著壹個更高的調節點，具有生存優勢，能夠盡可能地進食和儲存脂肪，防止饑荒。只是在壹個富裕的社會，優勢變成了負擔。肥胖是進化的遺產。