《自然》解密:爱的主打歌,她什么时候听了会火热?
2020-11-26 11:59

《自然》解密:爱的主打歌,她什么时候听了会火热?

本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),原标题《今日<自然>研究解密:爱的主打歌,她什么时候听了会火热?》,作者:药明康德内容团队,题图来自:视觉中国


饮食男女,不光是人生大事,更是整个动物界的头等大事。顶尖学术期刊《自然》今日在线发表了一篇关于求偶的研究论文。热衷于窥探大脑秘密的神经科学家以果蝇为模型,向我们揭示了雌性动物做出是否接受求偶对象的重要决定时,大脑里发生了些什么。


“以果蝇为例,求偶的研究通常侧重于雄性,因为它们拥有一系列明显的求偶动作,比如‘唱情歌’(courtship songs)——振动翅膀发出特殊的声音。但实际上,我们不能忽略雌性,因为求偶过程需要两性的共同参与。”这项研究的共同第一作者王开宇博士介绍,“而雌性通常是最终做抉择的一方,一旦决定交配,它们就需要负担很多事,包括孕育、繁殖后代,等等。”


在这项研究中,科学家们就把关注点放在了雌性果蝇身上:当它们听到雄性的情歌时,大脑会如何处理信息,并且在什么情况下会被打动,做出准备交配的动作?



▲这项研究的共同第一作者和通讯作者(图片来源:HHMI官网)


领导这项工作的是霍华德·休斯医学研究所(HHMI)Janelia Research Campus的Barry Dickson博士。这支团队在先前的工作中,已经利用多种遗传学工具和成像技术等,识别出雌性果蝇在交配前后有两种大脑状态。


“我们发现,雌蝇交配过以后,从雄性体内传递给雌性的特殊短肽类物质,会改变雌蝇大脑的活性,导致它们在面对异性的求偶时,有了与交配前截然不同的行为反应。”王开宇博士解释道,“那些‘名花有主’的雌果蝇听了情歌后无动于衷,甚至主动拒绝。换句话说,它们现在满脑子思考的已经是生儿育女的事了。”


▲雌性果蝇的脑中有一对特殊的神经元vpoDN,负责控制雌蝇做出准备交配的动作,但对于一只近期刚交配过的雌蝇来说,听到情歌后,这对神经元不会有明显的反应(图片来源:研究作者提供)


不过,雌性果蝇自身的交配状态还只是影响它们“交配抉择”(mating decision)行为的第一个因素。即使对于“待字闺中”的雌性果蝇来说,在听到不同雄蝇的情歌后,大脑也还需要做出分析,从中听出点好坏来才能做决定。而这其中,最关键的信息是对物种的辨别。


研究人员使用了8种不同果蝇的情歌,每首歌里找出有代表性的几个片段,分别播放给雌性的黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)。他们发现,只有同为黑腹果蝇的雄性,其情歌片段能够激活这些雌蝇脑中控制交配抉择的神经细胞(简称vpoDN)


这意味着,不同物种所唱的情歌,在雌蝇听来就像使用了不同的语言,唯有同类的情歌才能成为“爱的主打歌”。显然,这种辨别能力在演化上是必需的,因为如果浪费时间与非同类交配,它们无法产生后代。


▲对于尚未交配过的雌性果蝇,vpoDN的活动还取决于雄性情歌中根据频率等特征所编码的物种信息(图片来源:研究作者提供)


这些信息总结在一起,研究人员发现,雌性的大脑整合了来自两条不同神经环路的信息:一组处理内部信号,这些信号编码雌蝇自身的交配状态;另一组负责处理外部信号,评估雄性的情歌质量,确定对方和自己属于同类,以及对方有足够的魅力。


最终,当雌性做出接受求偶的决定后,神经系统向身体发出信号,做出相应的行为(vaginal plate opening),表明自己已做好准备。“由此,我们几乎鉴定出了参与控制雌蝇交配抉择的核心神经环路。”研究人员说。


▲雌性果蝇大脑中,四种类型的神经元分工处理来自外部和内部的不同信号,整合后做出最终决定(图片来源:研究作者提供)


“所有这些结果告诉我们,要获取雌性动物的芳心至少有两点很重要,首先确保对方还是单身,然后展现出自己是个有吸引力的合适伴侣。”共同第一作者汪菲博士总结说。


“果蝇里控制这一切的神经环路简洁明了。”王开宇博士感慨道。“当然,对于人类来说,事情就复杂了……”


参考资料

[1] Kaiyu Wang et al., (2020) Neural circuit mechanisms of sexual receptivity in Drosophila females. Nature Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2972-7


本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),作者:药明康德内容团队

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