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物种不同,如何能“爱”?

日前发表在《细胞》上的一项研究发现,果蝇前足的感觉系统能帮助雄性果蝇判断潜在配偶是不是异类。

加州大学旧金山分校解剖学系的助理教授奈拉奥•沙阿(Nirao M. Shah)主持的这项研究发现,黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)通过前足跗节感觉神经元中的Gr32a化学受体识别其他物种果蝇。在交配之前,雄性黑腹果蝇会接近它看上的雌性,并对其进行“安检”——雄性果蝇会用前足轻轻拍打雌性的身体。

“果蝇体表的表皮烃类物质是果蝇个体间进行交流的重要外激素,不同的物种具有成分各异的表皮烃类混合物。”文章的第一作者、在加州大学旧金山分校进行交流学习的北京大学生命科学学院的博士樊圃告诉果壳网。

如果雄性黑腹果蝇前足上的Gr32a受体检测到其他物种雌性表皮上的排斥性烃类物质,Gr32a神经元被激活,表明眼前这位雌性并非同类,那么求爱仪式便到此结束。

文章的另一位第一作者德文南德•马诺里(Devanand S. Manoli)博士补充说,即使雄性果蝇从未见过异种雌性,也可以通过这种方法排除和它们有着共同祖先的其他多种果蝇。

为了阻止雄性果蝇向其他物种的雌性求爱,Gr32a味觉感受器的存在是必需且至关重要的。Gr32a神经元的存在,对阻止雄性果蝇向其他物种的雌性求爱是必需且至关重要的。如果雄性果蝇中的 Gr32a神经元被抑制,雄性果蝇会开始向其它物种的果蝇求偶;而如果激活 Gr32a突变的雄性果蝇体内的 Gr32a神经元,则它们对异种果蝇的求偶行为被抑制。缺乏Gr32a受体的黑腹果蝇甚至会向体型比自己大上一两倍的异种果蝇求爱。类似地,被截去前足跗节的雄性果蝇也会向异种果蝇求爱。

不过,尽管这些黑腹果蝇“勇往直前”,其他物种的雌性果蝇会通过翅击、脚踢等方式拒绝这无礼的求爱行动。但是,虽然雌性黑腹果蝇也有表达Gr32a的神经元,可它们并不利用Gr32a系统去拒绝异种雄性的求爱攻势。沙阿解释,由于雌性和对繁殖有着不同的生物学需求,雄性和雌性进化出不同的机制去拒绝异种配偶是有意义的。

除了Gr32a之外,另一种果蝇求爱的主要调节子,雄性特异的Fruitless蛋白(FruM),也能够抑制种间求偶行为。Gr32a和Fru并不是共表达的,但 FruM神经元与 Gr32a神经元间存在联系。这表明,这些基因是通过影响同一神经回路以抑制种间求偶行为的。沙阿指出,在自然界中,这种系统的存在有利于保持物种的同一性。

“我们认为,类似的避免跨物种交配的系统在动物中比比皆是。”沙阿对果壳网说。酵母也会利用化学感受机制去避免与异种酵母杂交。马诺里强调,其他动物也可能有着相似的机制以鉴别异种动物。啮齿类动物主要利用气味去寻找配偶和食物,一些鱼类会利用电脉冲,而包括人类在内的很多灵长类则依赖视觉和听觉信号来识别伴侣——这些机制与生物所在的具体生态位有关。

接下来,沙阿的研究团队将调查其他果蝇种类是否也利用Gr32a来辨别异种,以确定这套系统在相关物种中是否具有高度相似性。另一方面,“我们将探究Gr32a的激活会导致雄性果蝇的脑部发生什么变化。”沙阿说。

 

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信息来源:EurekAlert!
图片信息:imgfave.com

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发布于2013-07-03, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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