醋蝇的进化基于雄性信息素的变异

通过分析 99 种醋蝇的基因组并评估它们的化学气味特征和性行为，马克斯普朗克化学生态研究所的研究人员表明，昆虫大脑中的性信息素和相应的嗅觉通道快速独立地进化。雌性苍蝇能够通过其特定的气味特征识别同种雄性。有趣的是，密切相关的物种在气味特征上表现出明显的差异，这有助于防止不同物种之间的交配。反过来，雄性会在交配期间对雌性进行化学标记，从而使它们对其他雄性的吸引力降低。这项研究的结果是了解信息素的产生、它们在大脑中的感知和处理以及最终产生的行为如何推动新物种进化的宝贵基础。Nature Communications，2021 年 7 月，DOI：10.1038/s41467-021-24395-z)。

一个有着奢侈亲戚的大家庭

与大多数动物一样，醋蝇的配偶选择主要基于化学信号。果蝇属非常适合研究性信息素的进化和多样性有几个原因。世界各地有超过 1500 种已知的醋蝇种类，分布在各种不同的栖息地：沙漠、热带雨林、洞穴、沼泽或山脉。通常，腐烂的水果和负责发酵的酵母是主要的食物来源。有些物种还以新鲜水果、蘑菇、树皮、花、细菌粘液或青蛙卵为食。在许多物种中，特别是在模式生物黑腹果蝇中，大脑中嗅觉信息的处理已经得到了很好的描述。性信息素的受体经过精确调整以检测同种交配伙伴的气味。

在现在发表在Nature Communications 上的一项新研究中，由 Mohammed Khallaf 和 Markus Knaden 领导的研究人员调查了性信息素如何在 99 种不同的果蝇属物种中进化。“我们确定了果蝇嗅觉系统中的性信息素和相应的嗅觉通道，以探索信息素信号在系统发育关系方面的进化，”该研究的第一作者 Mohammed Khallaf 说。被调查的 41 个物种已经完全测序。通过对另外 58 个物种的全基因组进行测序，科学家们提出了迄今为止最全面的果蝇属系统发育分析。

通过使用基因组数据，可以对化学特征的差异以及气味检测和处理的差异进行基因比较。研究人员收集了个体苍蝇的气味：分析了每个物种的五只雄性、处女和交配的雌性，总共产生了 1500 多只苍蝇的气味。“虽然雄性和处女雌性果蝇的比较让我们了解了性别差异，但交配和处女雌性之间的差异让我们了解了在交配过程中转移到雌性身上的雄性特异性化合物，”气味引导行为项目组负责人 Markus Knaden在进化神经行为学系，总结。

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