性吸引力的奥秘变得不那么神秘了——至少在几个月里是这样。包括塔夫茨大学在内的6个美国和欧洲研究小组发现,雄性欧洲玉米螟蛾大脑中表达的基因控制着它对雌性产生的性信息素的偏好。这补充了先前对雌性信息素腺体中表达的基因的研究,该基因决定了她发出的混合类型来吸引雄性。这项研究今天在自然通讯.
其含义不仅仅是为bug制作一个更好的约会应用程序。现在科学家们可以开始问为什么交配信号和交配偏好首先会发生变化,这是一个长期存在的悖论,因为任何变化都可能降低生物体成功交配的能力。了解这两种基因将有助于更好地理解16万种飞蛾的信息素是如何进化的。
当然,交配偏好的一个重要作用是确保你不会与一个完全不同的物种配对。雌性发出的信号必须受到同类雄性的青睐,以确保同类交配——这种机制被称为分类交配。欧洲玉米螟很有趣,因为它有两种类型,分别是E型和Z型,每种类型都有选择性交配。尽管这两种类型可以在圈养环境中相互交配,但在野外,E大多与E交配,Z则与Z交配。由于这个原因,自从50年前首次发现两种信息素以来,欧洲玉米螟一直被用作一个物种如何分裂成两个物种的模型。
“这意味着我们现在知道——在分子水平上——化学配对是如何帮助新物种形成的。类似的信息素偏好的遗传变化可以帮助解释成千上万的其他飞蛾物种是如何保持分离的,”塔夫茨大学艺术与科学学院的生物学教授、该研究的通讯作者埃里克·德普曼说。爱博网投领导者
这项研究的三个共同第一作者分别是阿姆斯特丹大学的Fotini Koutroumpa、马克斯·普朗克化学生态学研究所的Melanie Unbehend和塔夫茨大学前博士后学者、现马萨诸塞大学达特茅斯分校助理教授Genevieve Kozak。Dopman说:“我们研究的成功可以归功于一个拥有共同愿景和强烈幽默感的团队,他们使科学研究变得有价值和有趣。”
研究小组的一个令人惊讶的发现是,虽然雌性可能会在产生信息素的混合中改变它们的信号,但雄性的偏好是由一种蛋白质驱动的,这种蛋白质改变了它们大脑中检测信息素的神经回路,而不是影响负责接收信息素的受体。
对特定信息素混合物的偏好是由男性bab基因中数百种变体中的任何一种决定的。bab的相关变异并不在编码蛋白质的基因部分,而是在可能决定蛋白质产生多少的部分,蛋白质产生多少反过来影响从触角到大脑的神经回路。研究人员能够确定雄性飞蛾的解剖学差异,包括嗅觉感觉神经元进入大脑不同部位的范围,并将其与它们对E或Z雌性的吸引力联系起来。
阿姆斯特丹大学的阿斯特丽德·格鲁特(Astrid Groot)也帮助确定了控制E型和Z型雌性信息素差异的基因,她说:“这是在16万种蛾类中,首次发现雌性信号和雄性偏好基因都被发现。”“这为我们提供了关于配偶选择进化的完整信息,并为衡量这些选择与进化特征和种群的联系有多紧密提供了一种方法。”
预测交配的能力也有助于控制害虫的繁殖。除玉米外,欧洲玉米螟是许多农作物的重要害虫。在美国,每年用于监测和控制的费用接近20亿美元。它也是表达从苏云金芽孢杆菌中提取的杀虫蛋白的转基因“Bt玉米”的主要害虫目标。虽然Bt玉米在美国仍然有效地控制玉米螟虫,但新斯科舍省的玉米螟虫现在正在进化出对另一种Bt玉米的抗性。
“我们的结果可以帮助预测Bt抗性是否会从新斯科舍省传播到美国的玉米带,或者是否选择性交配可以防止或延迟它,”马克斯普朗克化学生态学研究所的合著者大卫Heckel说,他也研究昆虫如何进化出对Bt的抗性。“Bt玉米大大减少了化学杀虫剂的使用,应该优先考虑尽可能长时间地保护其生态效益。”
期刊引用:
引用此页: