诺贝尔奖获得者解密求偶的分子机理

Richard Axel最近在《Nature》杂志发表关于果蝇求偶行为的最新研究成果。他们发现，含有Fru的特定神经元，也表达气味受体Or67，而且能够对雄性特异的信息素cVA作出反应。在雄性果蝇中，cVA激活Or67d+的神经元后，会抑制其他雄性果蝇的求偶行为；而在雌性果蝇中，Or67d+的激活促进它们更易接受其它雄性。这说明，单一的信息素能够导致在雄性和雌性动物中出现不同求偶的行为。

　　生物通报道：2004年生理学医学奖的获得者Richard Axel于2月28日在《Nature》在线版发表文章，称发现在果蝇中，同一个信息素作用于性别不同的高级嗅觉中心，会导致雄性果蝇与雌性果蝇出现不同的求偶行为。

果蝇是被观察得最彻底的动物之一，它们的私生活早就展露在科学家的眼前了。雄果蝇求爱、雌果蝇作出回应，这其中的过程已经被描述得极其详尽，甚至拆分成精确的“分解动作”：雄性果蝇用前腿轻敲雌性，伸展并振动翅膀唱一曲“求爱歌” ，舔雌性的外部生殖器，最后弯曲它的腹部开始交配。

但是，果蝇这种精巧而复杂得让人惊讶的求偶行为，似乎不用教导或学习，不同性别的动物天生就能够应付这一切。科学家认为，调节这个求偶行为的神经回路，是按事先编好的程序发育而来的。但是，对这个调节过程的详细机制，人们知之甚少。不过，Axel实验室的最新发现或许能提供一些线索。

在果蝇中，求爱涉及一系列复杂而老套的因性别不同而不同的行为（称作性别双态性行为）。较早之前，人们已经发现，20世纪90年代，科学家就鉴定出一个与果蝇性别有关的Fru基因。Fru基因突变的雄果蝇不仅追求异性，也追求同性，而且会回应同性的追求。因此，科学家们把这些影响雄性求偶的突变基因称作” 无效基因（ fruitless gene）“。这个fru基因决定着果蝇是情场高手还是不解风情的蠢汉，甚至决定着它是同性恋还是异性恋。

研究人员发现，Fru基因大约在果蝇的2000个神经元中表达，包括三个嗅觉神经元亚群和投射神经元。其中一个Fru+的嗅觉神经元亚群也表达气味受体Or67，而且能够对雄性特异的信息素cVA（cis-vaccenyl acetate）作出反应。这些嗅觉神经元聚集在昆虫触角神经叶的DA1小球中。在雄性果蝇中，cVA激活Or67d+的神经元后，会抑制其他雄性果蝇的求爱行为。有趣的是，在雌性果蝇中，Or67d+的激活促进它们更易接受其它雄性。这些观察到的结果给人们提出了一个问题：同一个激素，作用于同一个感觉神经元，如何能在雄性和磁性果蝇中导致出现不同的性别行为？

Axel等人使用双光子激光扫描显微镜来激活光激活的绿色荧光蛋白，发展出一个神经追踪方法。他们使用这个技术，发现从DA1小球到原脑的投射，是性别双态性的。他们还观察到，在侧角的雄性特异轴突，需要转录因子Fru的表达来加工成型，而Fru来自DA1投射神经元和其它的Fru+细胞。

Axel由于在研究气味受体和嗅觉系统作出的杰出贡献，与Linda B.Buck共同分享了2004年的生理学医学奖。他们清楚地阐明了人类极为复杂的嗅觉系统的工作方式。气味的物质首先与气味受体结合，气味受体位于鼻上皮的气味受体细胞中。气味受体被气味分子激活后，气味受体细胞就会产生电信号传输到大脑嗅球的微小区域中，并进而传至大脑其他区域。由此，人就能有意识地感受到气味，并在另一个时候想起这种气味。由3%人体基因组成的嗅觉系统高度专业化，使得人们能够辨别和记忆约1万种不同气味。这些研究也使得Axel在研究动物在求偶过程中的气味识别和神经回路调节方面有了深厚的基础。

Axel表示，在原脑中观察到cVA能激活一个性别双态性的神经回路，说明了存在着一个机制，使得单一的信息素能够导致在雄性和雌性动物中出现不同求偶的行为。（生物通，揭鹰）

原始论文：
Sandeep Robert Datta et al. The Drosophila pheromone cVA activates a sexually dimorphic neural circuit. Nature advance online publication 27 February 2008