《Science》一个基因完全改变了这些果蝇坠入爱河的方式

通过打开一个基因开关，研究人员让一种果蝇接受了另一种果蝇的送礼求爱行为，这表明微小的大脑重组如何推动进化变化。

　　

日本的研究人员已经将一种独特的求偶行为从一种果蝇遗传到另一种果蝇。通过打开产生胰岛素的神经元中的一个基因，研究小组成功地让一种果蝇（黑腹果蝇）完成了它以前从未做过的送礼仪式。发表在《科学》（Science）杂志上的这项研究，是操纵单个基因创造新的神经连接和物种之间转移行为的第一个例子。

在自然界中，大多数雄性果蝇通过快速振动翅膀来创造声音模式或“求爱之歌”来求爱。然而，Drosophila subobscura进化出了一种非常不同的策略：雄性提供食物，并在求偶期间将其作为礼物送给雌性。这种行为在近亲物种中并不存在，比如D. melanogaster（黑腹果蝇）。

这两种果蝇大约在3000万到3500万年前分化。它们都有一个叫做“fruitless”或简称“fru”的基因，控制雄性的求偶行为，但它们使用不同的策略——一个物种唱歌，另一个物种送礼物。研究人员发现了这种差异的原因：在送礼物的果蝇（D. subbobscura）中，产生胰岛素的神经元与大脑中的求爱控制中心相连，而在唱歌的果蝇（D. melanogaster）中，这些细胞保持不连接。

名古屋大学科学研究生院的讲师、该研究的共同主要作者Ryoya Tanaka博士解释说：“当我们激活歌唱果蝇的胰岛素产生神经元中的fru基因以产生FruM蛋白质时，这些细胞长出了长长的神经突出物，并与大脑中的求爱中心相连，创造了新的大脑回路，首次在黑腹果蝇中产生了送礼物的行为。”

研究人员将DNA插入D. subobscura胚胎中，在特定的脑细胞中培育出具有热激活蛋白的果蝇。他们利用热量来激活这些细胞群，并比较了有送食物和没有送食物的果蝇的大脑。他们确定了16-18个产生胰岛素的神经元，这些神经元制造雄性特有的蛋白质FruM，聚集在大脑的一个叫做脑间部的部分。

“我们的发现表明，新行为的进化并不一定需要新神经元的出现；相反，在一些先前存在的神经元中，小规模的基因重组可以导致行为多样化，并最终促进物种分化，”来自国家信息和通信技术研究所（NICT）的联合主要作者Yusuke Hara博士指出。

NICT的资深作者Daisuke Yamamoto博士说：“我们已经展示了如何将婚礼礼物等复杂行为追溯到它们的遗传根源，以了解进化如何创造出帮助物种生存和繁殖的全新策略。”

Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene