iScience：当虫子向左滑动时……

　　

   

   

图片:这个假想的香水瓶展示了信息素在果蝇求爱决定中所扮演的角色，它以一只雄性果蝇追逐一只雌性果蝇的剪影为特征。将这种虚构的信息素命名为“露水情人”的灵感来自Drosophila属的词源，这个词源是基于希腊单词drósos(“露水”)和phílos(“爱”)的现代科学拉丁语改编。Vernier et al. https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.105882)表明，一些交配信息素的感知和生产的耦合是由多效信息素受体的作用调节的。    

图源:圣路易斯华盛顿大学耶胡达·本-沙哈尔(Yehuda Ben-Shahar)

情人节快到了，空气中弥漫着爱的气息。或者在你皮肤上的蜡状涂层上，这就是果蝇遇到信息素的地方，信息素在调节性吸引力中起着重要作用。

果蝇使用信息素来确保它们与同一物种的成员交配。当新的果蝇物种从一个共同的祖先中分离出来，但继续共享相同的环境时，它们需要一种方法来迅速使它们的信息素多样化，以抑制种间交配。当两个相关物种的成员不再觉得彼此有吸引力时，这有助于防止异种繁殖。

但这比“她爱我，她不爱我。”

因为信息素的感知和产生是由不同的组织和细胞途径介导的，进化新的交配信息素需要负责感知信息素的基因和产生信息素的基因的协调进化。

一项新的研究中，圣路易斯华盛顿大学的研究人员发现了性信息素产生和感知的遗传指令之间的联系。这项研究是与加州大学河滨分校的Jocelyn Millar合作进行的。

研究人员报告称，一种名为Gr8a的蛋白质在雄性和雌性果蝇的不同器官中表达，似乎在交配决策中发挥抑制作用。这些发现指出了果蝇设置行为障碍的一种方式，以防止与错误的伴侣交配。

“交配信息素通常表现出快速进化，因为信息素的交流需要在感觉神经元(化学感受器)中结合信息素的蛋白质对作为信息素的化学物质进行非常强大和特定的结构识别，这意味着受体或信息素的主要分子变化会降低男性和女性之间的性吸引力。”

Ben-Shahar和他的团队发现Gr8a在果蝇口器的组织中表达，包括雄性和雌性果蝇前腿的味觉神经元。他们还在男性腹部的细胞中发现了Gr8a。这很重要，因为它为Ben-Shahar和他的团队提供了第一个暗示，即先前被确定为感觉化学感受器的基因一定也具有非神经元功能。

“我们的发现为醋蝇的信号产生和感知是如何联系在一起提供了一个相对简单的分子解释。单一的多效蛋白既可以作为感觉神经元中的信息素受体，也可以通过一种不太为人所知的过程，在雄性信息素产生细胞(oenocyte)中产生信息素。”

在这一团队进行的一项实验中，科学家们选择了Gr8a受体突变的果蝇，并使用不同种类的醋蝇进行重组。该实验表明，从另一个物种中引入Gr8a足以改变动物的整体信息素谱。

科学家们还没有确切地指出化学感受器是如何影响信号产生的方式的，但他们知道它会导致信息素在数量和质量上的差异。即使是信息素的微小变化也足以让亲缘关系密切的果蝇对彼此失去吸引力，并改变它们的择偶行为。

亲缘关系密切的物种如何进化并维持行为交配障碍的问题，对几个不同的基础和应用生物学研究领域都有影响。

“根据我们的观察，单个基因的突变可以为信息素通信系统的进化提供分子路径，同时仍然保持信息素与其受体之间的功能耦合。”“我们的研究揭示了信息素系统在新物种出现时快速进化的潜在途径。”

文章标题

A pleiotropic chemoreceptor facilitates the production and perception of mating pheromones