首发性实验：原来鸟类也有“费洛蒙”

　　

生物通报道：去年热映的华语影片“女人不坏”让许多人认识了费洛蒙这种化学物质，这种无形无味又无所不在的化学分子源于体内的类固醇，可以从汗腺及皮肤表层细胞中发散，吸引异性，那么在其它动物身上是否也存在同类物质呢？

来自中国科学院动物研究所动物行为与化学通讯组的研究人员的最新论文“Uropygial Gland-Secreted Alkanols Contribute to Olfactory Sex Signals in Budgerigars ”就证明了鸟类存在嗅觉的性识别和性信息素。

文章的通讯作者是动物研究所的张健旭研究员，其主要研究领域包括化学生态学、化学感觉、生理行为、动物行为学、鼠害控制等。目前个人研究焦点为利用行为、生理和化学相结合的手段，证明脊椎动物（鼠类、鸟类等）气味在动物通讯中的作用并鉴定其成分，最终确定信息素的组成。

这一研究首次用虎皮鹦鹉证明(1)鸟类的身体气味可以用于嗅觉的性识别或性吸引，去年国外的鸟类学家发表文章还认为鸟类无嗅觉的性识别；(2)多数鸟类具有的最重要的外泌腺－尾脂腺分泌了这些活性小分子成分－性信息素，并通过鸟类理羽（preening）行为，将其涂抹到羽被，进行传递，引起身体气味的活性。之前，在除了鸟以外的其它动物类群，都证明存在嗅觉的性通讯和性信息素。在虎皮鹦鹉中，尾脂腺分泌的十八醇、十九醇和二十醇的比率在雄鸟中显著高于雌鸟，并对雌鸟有明显的吸引作用，组成了雄性信息素。

过去普遍认为鸟类视觉和听觉发达，而嗅觉(olfaction)极度退化，相应的调节鸟类社会行为的通讯主要依靠视觉和听觉信号，而不是化学信号。

在这篇文章中，研究人员选取全世界最为普遍的笼养鸟和模式实验鸟－虎皮鹦鹉作为实验对象，利用传统的双向选择和GC-MS分析方法，证明鸟类确实存在“性信息素的通讯”。另一方面，以往认为尾脂腺在鸟类中主要起到羽毛防水和折射不同波长光的作用，化学研究上也主要集中在对尾脂腺分泌的蜡脂成分的分析上。

最近，尽管国际上开始关注鸟的化学通讯，但是有关文章都没能将化学分析和生物测定成功结合而达到信息素鉴定的水平。该篇论文评阅人认为：尽管很久以来就推测有些鸟的尾脂腺可能产生性信息素，但是该论文第一次提供了这类信息素组成的实验证据，也为以后的同类研究提供了参考方法。

张健旭研究组在性信息素，即费洛蒙研究方面获得了多个成果，曾以以11页的篇幅，在国际上首次阐述了比小鼠更与人类接近的模式动物——大鼠的性信息素成分。这也是国内第一次将最终确定的高等动物信息素分子发表在国际专业杂志上。

这一研究成功地把化学(GC-MS)、生理学、行为学等方法相结合，比较全面地分析了大鼠包皮腺和尿液的气味成分谱，经过定性鉴定和定量计算，找出了性别特有的或含量存在性偏差的气味组分，并佐以生殖腺对这些成分的调节特点，筛选出4-庚酮、2-庚酮、苯酚、4-甲基苯酚、4-乙基苯酚、角鲨稀(即三十碳六烯或深海鱼油)等为雄性信息素候选成分(putative pheromone), E-β-法尼稀、E,E-α-法尼稀等为雌性信息素候选成分；再选择2-庚酮、4-乙基酚和角鲨稀三个主要成分，测定其在尿液中的浓度，并将其合成物加入阉割雄鼠的尿液，检验这些成分对阉割雄鼠尿液性吸引的恢复作用，经过数百次的行为测试，最终验证了这三个雄性信息素的身份。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Uropygial Gland-Secreted Alkanols Contribute to Olfactory Sex Signals in Budgerigars

The possible role of uropygial gland-secreted compounds in olfactory discrimination of sex or sex attractants in the budgerigar, Melopsittacus undulatus, was investigated using behavioral 2-choice tests and gas chromatography–mass spectrometry analysis. Our data showed that female budgerigars were capable of distinguishing males from females in a Y maze via body odor, indicating its sexual dimorphism. When we conducted a chemical assay of the uropygial preen gland secretions, we found 4 times more volatile octadecanol, nonadecanol, and eicosanol in ratios in males than in females, making them putative male pheromone candidates. Female birds also showed overt preferences for the odor of male preen gland secretions or the 3-alkanol blend equivalent preened onto the plumage of a male over that of female counterparts. Removal of any one alkanol was associated with a loss of attractiveness to the female. In another test device (a test cage) with visible male bird stimulus, females chose the male with the 3-alkanol blend of males over the other male with female preen gland secretion, whereas did not differentiate their responses between the males with either this blend or male preen gland secretions. The behavioral data robustly suggested that the 3 alkanols synergistically created a female attractant odor or male pheromone in the budgerigar and that bird uropygial glands have broader implications in sexual behavior than previously known. This is the first investigation with bioassay of components of the gland in a bird species.

作者简介：

张健旭，男，1964年生，籍贯-河北赵县，中共党员（1987入党），博士（1997），研究员；中国科学院动物研究所动物行为和化学通讯研究组组长。
　　张健旭的研究领域包括化学生态学、化学感觉、生理行为、动物行为学、鼠害控制等。目前个人研究焦点为利用行为、生理和化学相结合的手段，证明脊椎动物（鼠类、鸟类等）气味在动物通讯中的作用并鉴定其成分，最终确定信息素的组成。同时，根据研究生本人的基础和兴趣，利用不同类群的动物，在化学生态学、化学感觉、生理行为、动物行为学等学科领域，培养研究生开展独立的科学研究。
　　张健旭于1985年大学期间开始研究猛禽和鼠类生态关系，1994年开始从事鼠类及其天敌的化学通讯及信息素研究，2002年－2004年在国际上首先鉴定小鼠信息素的美国Indiana大学Novotny实验室工作两年多，建立了化学分析和行为相结合的信息素筛选方法，积累了丰富的知识。
　　张健旭发现了大仓鼠的气味腺－胁腺，并研究了其通讯功能、调控机制和化学成分；在国际上首先鉴定了黄鼬和艾虎肛腺气味，以及若干鼠种特化气味腺的成分，在国内首先实现了哺乳动物信息素的功能和化学组成关系的研究，达到了候选信息素（Putative Pheromone）和信息素鉴定的水平，将我国脊椎动物信号的研究首先发展到了化学鉴定的水平。最近，成功鉴定了大鼠的性信息素，是国际上对大鼠的化学通讯研究40多年后，首次报道其信息素成分；独立发现小家鼠中两个半挥发性的双相性信息素成分，是对国际上30多年来小家鼠信息素成分研究的一个重要补充；首次报道了另一模式动物－金仓鼠胁腺的成分及其推定的性信息素。最近，与蜘蛛学家合作，在蜘蛛中首次鉴定出两组分雌性信息素。
　　张健旭发表英文研究论文18篇（第一作者SCI杂志15篇，其中 Chemical Senses, Journal of Chemical Ecology, Physiology & Behavior 是国际专业学会的官方学术刊物）。先后被 Ecology, Proceedings of the Royal Society B, Trends in Neurosciences, Neuroscience and Biobehavioral Reviews, International Review of Cytology, Cells Tissues Organs, Functional Ecology, Journal of Applied Ecology, Journal of Chemical Ecology, Animal Behavior, Behavioral Ecology and Sociobiology, Ethology, Hormones & Behavior, Physiology & Behavior, Chemical Senses, Neuroscience Letter, Topics in Current Chemistry, Journal of Chromatography A, Journal of Organic Chemistry 等生态学、神经学、细胞学、化学、行为科学领域的知名杂志他引；获得中国科学院地奥一等奖一次（独自），国家科技进步二等奖（排名9）一次。

主要经历：
　　1. 1983.9-1987.6 河北大学生物系生物学专业（保定）；学士学位。 论文“长耳鸮的越冬生态”， 指导老师：曹玉萍。
　　2. 1989.9-1992.6 华东师范大学生物系动物生态学专业(上海)， 理学硕士。论文“长江下游地区三种雁的越冬生态学”， 导师：陆健健。
　　3. 1992.8-1994.8： 河北省教育学院生物系（现已并入河北师范大学）教师。
　　4. 1994.9-1997.6 中国科学院动物研究所生态学专业，理学博士。 论文 “大仓鼠化学通讯的研究”， 导师王祖望和副导师张知彬。
　　5. 1997.7-现在： 中国科学院动物研究所助理研究员(1997年10月)，副研究员(2000年10月)及研究员（2009年1月）。
　　6. 2002.4-2004.7:美国 Indiana 大学化学系外激素研究所和动物行为整合研究中心博士后研究人员(Research associate). 研究内容“小鼠及天敌的化学信号,以及与生理, 遗传, 生态等因素的相互关系”.指导者为：Milos Novotny 。


研究领域：

以模式鼠类为对象，揭示动物气味分子编码各种社会信息的规律以及感受机制
揭示遗传和社会因素对信息素的产生和接受的调节特点
合作开展其它动物类群（如鸟、蜘蛛、狗）和人等的信息素鉴定，阐述信息素的系统演化特点
猫、鼬类等鼠类天敌的种间信息素的鉴定及对鼠类的生理效应
以鼠类为模型，研究化学信号在调节与人类精神疾病有关社会行为方面的作用
探索高等动物化学信号在高等动物控害保益方面应用途经