一个有奢侈亲戚的大家庭

和大多数动物一样，醋蝇的择偶主要是基于化学信号。有几个原因可以解释为什么果蝇是研究性信息素进化和多样性的理想物种。已知的醋蝇有1500多种，分布在世界各地各种不同的栖息地:沙漠、雨林、洞穴、沼泽或山脉。通常，腐烂的水果和负责发酵的酵母是主要的食物来源。有些物种还以新鲜水果、蘑菇、树皮、花朵、细菌黏液或青蛙卵为食。在许多物种中，特别是在模式生物黑腹果蝇中，大脑中嗅觉信息的处理已经得到了很好的描述。性信息素的感受器被精确地调节以探测同种交配对象的气味。

一项新研究发表在自然通讯在美国，由穆罕默德·哈拉夫和马库斯·克纳登领导的研究人员调查了99种不同种类果蝇的性信息素是如何进化的。该研究的第一作者穆罕默德·哈拉夫(Mohammed Khallaf)说:“我们确定了苍蝇嗅觉系统中的性信息素和相应的嗅觉通道，以探索信息素信号的进化与系统发育关系。”被调查的物种中有41个已经完成了完整的测序。通过对另外58个物种的全基因组测序，科学家们提出了迄今为止最全面的果蝇属系统发育分析。

通过使用基因组数据，可以从基因上比较化学特征的差异以及气味检测和处理的差异。研究人员收集了单个苍蝇的气味:每个物种的5只雄性，处女和交配的雌性，总共有1500多只苍蝇的气味被分析。进化神经行为学部门气味引导行为项目组的负责人马库斯·克纳登总结道:“虽然雄性和未交配的雌性果蝇的比较告诉我们性别特异性差异，但交配和未交配的雌性果蝇之间的差异告诉我们雄性特异性化合物在交配过程中转移到雌性身上。”

不同之处在于细节

在所有99种被研究的苍蝇中，鉴定出52种不同的气味化合物。在81种果蝇中，科学家发现信息素只由雄性果蝇产生。在这些物种中，雄性会产生58种不同的气味混合物，最多可以由7种单独的气味组成。虽然雄性会用复杂的化学反应吸引眼球，但最终决定交配与否的还是雌性。“有趣的是，近亲物种在信息素方面往往表现出明显的差异。与此同时，个体信息素在系统发育树上一次又一次地出现。例如，在99种果蝇中，有34种雄性果蝇产生顺式醋酸丙烯基(cVA)，这是一种被很好地描述的黑腹果蝇信息素。大多数雄性来源的信息素都有相同的功能:首先，它们吸引雌性，其次，它们在交配时转移到雌性身上，使它们的气味对其他雄性不那么有吸引力。这确保了雄性的繁殖成功，”马库斯·纳登说。

近亲物种的雄性信息素谱的显著差异表明，阻止这些从共同祖先进化而来的物种之间交配的选择压力很高。另一方面，多达34个物种产生顺式醋酸牛苗酯作为性信息素的事实表明，可能只有有限数量的基因负责信息素的产生。从进化的角度来看，只要没有标记差异的压力，不同的物种就会产生相同的信息素。

一个关键的观察是，在果蝇属中，雄性果蝇是化学信号的发送者，而雌性作为接受者，识别和解释信号。“与女性相比，男性特有化合物的多样性和丰富性令人惊讶:在52种不同的气味化合物中，43种是男性独有的，而只有9种是女性产生的。”此外，81种果蝇通过雄性信息素进行交流，而只有15种果蝇有雌性信息素。”

从气味到行为

这项研究首次对大量果蝇物种的交配行为进行了全面分析。“当我们进行交配实验时，我们已经观察到一些物种表现出非常特殊的行为。其中一些是由嗅觉驱动的，只有当伴侣有合适的气味时，它们才开始交配之舞。然而，有时，右翼图案或雄性的歌声也会引发雌性的交配行为，”进行这项研究的进化神经行为学部门负责人比尔·汉森(Bill Hansson)描述了在交配领域的观察结果。据推测，性信息素作为在交配前识别合适伴侣的第一个线索起着至关重要的作用。一旦雌性被吸引并准备交配，其他的交配仪式也可能开始，包括舞蹈、结婚礼物或歌曲。研究人员将为未来的研究进一步评估记录的交配实验，并希望这些材料能激励其他研究小组更仔细地研究不同果蝇的交配策略。

250GB原始数据，包括基因组序列(66个物种)、交配录像(1467条记录)、未交配雄性、未交配雌性和已交配雌性的化学特征(超过1500次重复;在所有99个物种中，每种性别都有5个或更多的重复)，其他补充数据可以在这里找到:https://dx.doi.org/10.17617/3.5w