果蝇生殖道转录组研究揭示性拮抗协同进化缺失的证据

本研究针对果蝇精液蛋白(SFPs)是否驱动两性生殖道协同进化这一争议问题，通过比较地理种群间交配后的雌性转录组差异，发现尽管雄性附腺存在显著的选择分化，但雌性生殖道和头部转录组对异域雄性精液组成变化无响应。这一结果挑战了性冲突理论中精液蛋白通过调控雌性基因表达实现协同进化的经典假设，为理解生殖分子进化机制提供了新视角。

　　

在进化生物学领域，性冲突理论长期主导着对生殖相关性状快速进化的解释。该理论认为雄性通过精液蛋白(Seminal Fluid Proteins, SFPs)操纵雌性生理以提升自身繁殖成功率，而雌性则会发展出抵抗机制，这种"军备竞赛"导致相关基因的快速进化。果蝇作为模式生物，其精液蛋白的进化速率显著高于基因组平均水平，被视为性冲突理论的经典例证。然而，这一理论的核心预测——即雄性精液组成变化会驱动雌性基因表达的反向适应——始终缺乏直接的实验证据。

为验证这一假说，加州大学戴维斯分校的Rachel C. Thayer团队在《Molecular Biology and Evolution》发表了创新性研究。研究人员选取具有显著附腺转录组差异的北美黑腹果蝇地理种群（缅因州与巴拿马种群），这些差异尤其富集于精液蛋白基因，且巴拿马种群表现出16%精液蛋白的自然低表达状态。通过设计同域与异域交配实验，系统比较了雌性生殖道和头部转录组响应，发现雌性基因表达模式完全不受雄性种群来源影响。这一结果在引入遗传多样性更高的非洲赞比亚种群验证实验中得到进一步确认，尽管赞比亚与巴拿马种群间存在38%精液蛋白基因的表达差异，但交配后雌性转录组仍保持稳定。

研究采用三大关键技术：1)基于北美纬度梯度采集的野生型果蝇种群（缅因、巴拿马）及非洲赞比亚参照种群建立实验体系；2)精确解剖雌性下生殖道（含子宫、储精囊、生殖腺等）进行空间特异性转录组分析；3)应用hisat2比对和limma差异表达分析流程，设置logFC>1且p<0.05的严格阈值。

【RESULTS】部分揭示：

1. 1.

   种群内交配显示，缅因与巴拿马雌性生殖道仅21个基因存在基础表达差异，表明地理分化有限。

2. 2.

   关键发现是异域交配实验中，>8100个表达基因仅3个呈现差异（可能为假阳性），且变化幅度微小。

3. 3.

   扩展实验证实，即使面对赞比亚-巴拿马种群间27%非精液蛋白基因和38%精液蛋白基因的附腺表达差异，雌性生殖道和头部转录组仍无显著响应。

4. 4.

   对照实验确认雌性基因表达差异主要源于自身基因型，1182个生殖道基因在赞比亚-缅因比较中呈现分化。

讨论部分提出了颠覆性见解：首先否定了精液蛋白通过调控雌性转录组实现协同进化的主流观点，指出雌性可能仅需少量信号分子（如性肽Sex Peptide）触发固有反应程序，而非精细调控每个生理环节。其次提出替代假说：精液蛋白分化更可能源于环境适应（如温度对精子活力的选择）或雄性间竞争，而非性冲突。研究还发现北美种群存在1927个精液蛋白非同义突变，但这类序列变异同样不影响雌性转录响应。

该研究的重要意义在于：1) 首次在自然种群层面证明精液蛋白进化可能独立于雌性转录调控网络；2) 为解释精液蛋白快速进化提供了环境适应等新机制；3) 提示性冲突理论的预测范围需要重新界定，特别是关于两性互作强度的假设。这些发现将推动进化生物学从简单的"操纵-抵抗"模型转向更复杂的多因素协同进化框架，对理解生殖隔离起源和物种形成机制具有深远影响。