自然温度波动对黑腹果蝇雌性信息素感知的影响及其性选择意义

《Animal Behaviour》：Effects of natural temperature variation on male perception of female scents in Drosophila melanogaster

本研究通过化学感应实验和色谱-质谱分析，探讨了自然温度变化（20°C、24°C、28°C）如何影响黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）雄性对雌性体味的感知。研究发现，仅在20°C条件下雌性体味能显著吸引雄性，高温（28°C）则削弱其吸引力。温度与暴露时长共同调控雌性表皮碳氢化合物（CHCs）组成，但已知性信息素（如7,11-庚二碳二烯、7-二十五烯）的变化与行为结果不完全一致。该成果发表于《Animal Behaviour》，为生态因素调控化学通讯与性选择提供了新证据。

　　

在自然界中，求偶往往是一场精心策划的化学对话。对于黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）这类依赖化学信号寻找伴侣的昆虫而言，温度变化可能悄然改写这场对话的剧本。性选择（Sexual selection）理论指出，生物性状的演化常受配偶选择机制驱动，而化学通讯（Chemical communication）作为最古老的信号传递方式，其有效性极易受生态环境干扰。近年来，随着全球气候变暖，温度如何影响动物行为与进化已成为行为生态学的研究热点。尤其在变温动物中，温度波动可能通过改变信息素（Pheromone）的合成、释放或感知，间接调控繁殖成功率。然而，自然温度波动对化学介导的配偶吸引力的具体作用机制尚不明确。

为解答这一问题，来自瑞典隆德大学（Lund University）的Roberto García-Roa团队在《Animal Behaviour》上发表论文，以野生黑腹果蝇为模型，探究了温度变化对雄性感知雌性体味的影响。研究通过设计双选择行为实验，比较雄性在24°C的公共实验场中对不同温度（20°C或28°C）处理过的雌性体味棉签的偏好。同时，利用气相色谱-质谱（GC/MS）技术分析雌性表皮碳氢化合物（Cuticular Hydrocarbons, CHCs）在温度（20°C、24°C、28°C）与暴露时长（6小时或12小时）双重变量下的组成变化。

研究方法概述

研究使用来自西班牙Requena地区野生种群的果蝇，通过控制孵化条件获得处女蝇。化学感应实验中，雌性与棉签共置于20°C或28°C环境6小时以采集体味，雄性在24°C场内选择接触有体味或无味（对照）棉签，记录接触时间、次数和延迟时间。CHCs分析采用GC/MS技术，以正二十二烷D66为内标，定量检测温度与时长对化合物组成的影响。

温度对雌性体味吸引力的影响

行为学数据显示，温度与棉签处理之间存在交互作用边缘显著（χ2₁=3.796, P=0.051）。在20°C条件下，雄性对雌性体味棉签的接触时间显著长于对照（χ2₁=10.781, P=0.001），接触次数也更多（χ2₁=5.313, P=0.021）；而在28°C条件下，两者无显著差异。结果表明，高温环境削弱了雌性体味对雄性的吸引力。

温度对表皮碳氢化合物的调控作用

CHCs分析显示，温度（Pseudo F_2,159=9.210, P=0.001）与处理时长（Pseudo F_3,159=3.143, P=0.001）均显著影响化合物组成。聚类分析中，按温度与时长分类的样本准确率分别达77.16%和70.37%。进一步对已知性信息素的分析发现，促发求偶的"催情素"（如7,11-庚二碳二烯、7-二十五烯）未随温度发生一致性变化，而抑制求偶的"抗催情素"（如5-二十三烯、7-二十三烯）在高温下含量反而降低，与行为学结果不符。这表明CHCs整体组成的改变（而非单一已知信息素）可能是温度干扰化学通讯的关键。

结论与意义

本研究首次在自然温度波动范围内证实，高温（28°C）可通过改变雌性CHCs组成，削弱黑腹果蝇的化学介导配偶吸引力。这一发现揭示了温度作为生态因子对性选择的潜在调控作用：若雌性体味在高温下失效，雄性搜寻配偶的成本增加，交配机会减少，可能降低性选择强度与繁殖冲突。此外，研究强调CHCs作为温度敏感信号分子的复杂性，其整体谱系变化比单一信息素更能解释行为差异。该成果为理解气候变暖背景下动物行为适应性演化提供了新视角，也为探讨化学通讯在生态-进化反馈循环中的作用奠定了理论基础。