研究为雌性果蝇的性可塑性提供了证据

一项新的研究表明，雌性果蝇使用雄性信息素来评估它们的社会背景，并缩短它们在交配后储存精子的时间，使它们能够更快地重新交配。

这项研究作为经过审查的预印本发表在《eLife》上，提供了令人信服的证据，表明雌性果蝇的射精保持期(EHP)在暴露于雄性信息素、2-甲基二十四烷和7-二十三碳烯时显着缩短。这些发现为更多地了解性可塑性背后的神经过程铺平了道路。

在脊椎动物和无脊椎动物中都观察到了性可塑性——根据不断变化的社会条件改变性状态或生殖行为的能力。在鸟类和昆虫中，雌性在交配后一段特定的时间内(EHP)摄取精子，然后将其排出并重新交配。

光州光州科学技术学院生命科学学院的博士后研究员MinsikYun表示：“精子喷射是不同物种的雌性在交配后移除雄性射精或交配插头的过程。”大韩民国。

“在果蝇中，这种情况通常发生在交配后90分钟。到目前为止，EHP和精子喷射是否受到雌性社会环境的影响仍有待证实。”

为了进一步研究这一点，Yun和同事首先对交配后远离任何雄性存在的雌性果蝇和交配后立即暴露于积极求爱雄性的雌性果蝇的EHP进行了比较。他们发现，暴露于求爱雄性的群体的EHP比那些单独呆着的群体短了大约30分钟——研究小组将这种现象称为“雄性引起的EHP缩短”(MIES)。

接下来，该团队试图揭示MIES背后的机制。在确定MIES不依赖视觉或听觉提示后，他们知道它必须通过嗅觉或味觉提示来实现。在果蝇中，嗅觉系统通过触角中的感觉神经元，特别是嗅觉受体神经元(ORN)检测空气中的化学物质，指导它们的觅食和交配行为。味觉系统位于它们的口器和腿部，通常与辨别潜在食物来源的质量以及评估潜在交配伙伴的质量有关。

为了探索ORN对MIES的贡献，研究小组通过表达破伤风毒素轻链的活性或非活性形式来沉默11个不同组的ORN。他们发现其中几个群体影响了MIES，但他们特别关注Or47b阳性ORN，因为与其他群体不同，这些群体在沉默时会导致MIES几乎完全废除。

为了确定作用于这些ORN的特定雄性信息素，他们再次孵化雌性果蝇，但与具有不同信息素特征的密切相关的物种一起孵化。通过比较和对比在雌性果蝇中诱导MIES的物种的信息素与未诱导MIES的物种的信息素，研究小组可以识别出负责的信息素：2-甲基二十四烷(2MC)，它作用于Or47b受体，缩短雌性果蝇的EHP。

研究小组还发现味觉系统与MIES的发生有关。通过实验，他们注意到，当最近交配的雌性果蝇与其他最近交配的雌性果蝇一起孵化时，它们的EHP显着缩短。

交配的雌性果蝇携带雄性信息素，包括7-Tricosene(7-T)和cVA，这些信息素在交配过程中转移。因此，研究小组用一张注入两种信息素的纸孵化最近交配的雌性果蝇。cVa对EHP没有影响，但7-T通过ppk23神经元起作用，显着缩短EHP。这意味着食物气味也可能影响EHP，尽管这需要进一步研究。

根据之前的研究，研究小组知道精子射出的时间是由雌性果蝇大脑中的Dh44-PI神经元分泌的一种名为Dh44的神经肽决定的。从他们自己的工作中，他们还知道pC1神经元表达Dh44受体，并在性成熟过程中表现出cAMP(一种在细胞信号通路中发挥关键作用的分子，介导对激素和感觉信号等各种刺激的反应)活性升高。

为了评估这些pC1神经元是否在MIES中发挥作用，他们制备了在pC1b和pC1c神经元中选择性产生CRE-荧光素酶报告基因的雌性果蝇。当暴露于2MC或7-T时，这些神经元的CRE-荧光素酶活性显着增加，表明响应信息素而产生更高水平的cAMP。这反过来又增加了pC1神经元的兴奋性，随后缩短了EHP，促进精子射出。

作者呼吁进一步研究以扩展他们的发现。也就是说，之前的研究表明，雌性或其雄性伴侣在交配前的营养状况等生理因素会影响EHP。这是否也会影响MIES还有待确定，并且尚不清楚其他中枢神经元(例如Dh44-PI神经元)如何与pC1神经元相互作用以调节EHP和MIES。

“我们的研究表明，两种雄性信息素2MC和7-T分别通过Or47b和ppk23神经元显着缩短雌性果蝇的EHP，”资深作者、光州科学研究所生命科学教授Young-JoonKim总结道。和技术。

“这些信息素通路汇聚到pC1神经元上，增加了它们的cAMP水平和兴奋性，使它们对雄性求偶信号更加敏感，并在移除交配插头后促进进一步交配。”

“我们的研究结果建立了性可塑性的行为模型，并为理解所涉及的神经过程提供了框架，”云补充道。