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生物学家展示食物气味提高男性苍蝇的吸引力

雄性性信息素顺 - 乙烯基乙酸酯(cVA)和醋的协同作用。 ©Das等人,PNAS修改的图形表示

“一个人的心脏是通过他们的胃。”新的研究表明,这种流行的说法不仅适用于人类。在醋蝇黑腹果蝇中,来自耶拿马克斯普朗克化学生态研究所的科学家们现在甚至已经确定了苍蝇大脑中各自潜在的神经元机制。如果醋在附近,男性苍蝇被认为更具吸引力,并且处女女性对男性求爱的接受性增加。

正如一个来自进化神经系科的科学家团队现在发现的,醋气味提高了未配合的雌性果蝇苍蝇大脑中男性性信息素的感知。研究人员能够确定果蝇苍蝇脑内潜在的神经元机制。先前的实验已经揭示,雄性信息素顺 - 乙烯基乙酸酯激活雌性果蝇大脑中的肾小球DA1。肾小球是触角叶中的球形功能单元,蝇脑中的嗅觉中心。 “我们能够在我们的研究中发现,醋气味显着增强了雌性苍蝇对男性性信息素的反应。这两种气味都会加剧DA1的激活,“”嗅觉编码“研究小组负责人Silke Sachse解释道。科学家们只在未经处理的处女苍蝇中观察到了这种效应;它在男性和交配女性中缺席。

分析潜在的神经机制,神经生物学家能够阐明气味信号在苍蝇大脑中的处理方式,并确定哪些大脑区域被激活。他们使用功能成像技术来监测和可视化由性信息素,醋和两种气味共同引起的大脑活动。

转基因飞蝇对实验至关重要。在这些苍蝇中,选定的电突触 - 特定类别的神经细胞之间的连接 - 已经沉默。各种线条帮助研究人员确定参与信号转移的神经元并精确定位两种气味相互作用的神经元位点。 “我们能够证明肾小球DA1的增强激活是由特定类别的神经元中所谓的”侧向激发“介导的。第一作者Sudeshna Das说:“大脑中不同的邻近肾小球会对醋的气味产生反应,并且这些肾小球的兴奋可以通过电子突触传递给DA1”,他来自马克斯普朗克研究所,来自Alexander von Humboldt基础。雄性性信息素与醋相反,直接通过专门的嗅觉受体Or67d激活DA1。因此,这两种气味都会通过不同的神经元通路激活相同的嗅觉小球。在一起,这些气味在处女女性中唤起了强化的行为反应,增加了他们的配偶意愿。

从生态学的角度来看,这种机制是非常重要的,因为当女性和他们的后代有充足的食物时它会加速交配。 “我们感到惊讶的是,这种强烈的食醋信息素反应的反应增强在配对的雌性苍蝇中完全不存在。然而,在发现求偶行为的相关性后,我们意识到这种效应只对处女女性有意义,“Silke Sachse说。

在有足够食物的情况下增加配偶的意愿对于生殖成功是重要的,这可能是为什么对两种不同气味的反应之间的这种罕见的协同作用发生演变的原因。 “两种气味的协同相互作用极其罕见,至今尚未见到。更一般的规则是,不同的气味相互抑制并导致混合物抑制,当感觉到多于一种气味时,允许嗅觉系统不会饱和,“Silke Sachse强调说。

结果还具有进一步的生态相关性:“在自然界中,雌性苍蝇只感知到少量的男性性信息素。从进化的角度来看,似乎有用的是,他们演变出一种机制,在没有男性释放更高浓度的情况下增强信息素的作用。如果你认为果蝇的寿命相当短暂,在这期间它们不断受到捕食者,感染或有毒食物的威胁,加速交配和繁殖对于它们的生存非常重要,“Sudeshna Das说。

出版物:Sudeshna Das等人,“电突触介导果蝇与果蝇中的食物气味之间的协同作用”,PNAS,2017; doi:10.1073 / pnas.1712706114

来源:马克斯普朗克研究所