果蝇新研究：出现的求偶和攻击行为都只因为性别不同？

和许多动物一样，果蝇也有各种各样的求爱和打斗行为。现在，索尔克研究所的科学家们发现了两个性别决定基因影响果蝇行为的分子机制。他们的研究发现，雄性果蝇的求偶和攻击行为是由两个不同的基因程序调节的。这两项研究结果都发表在2020年4月21日的《eLife 》杂志上，它们证明了性和行为之间的联系有多么的复杂。

索尔克分子神经生物学实验室的助理教授、两篇论文的资深作者Kenta Asahina说：“求爱和攻击似乎在某种程度上是由这两个基因分别控制的。从进化的角度来说，不同的遗传机制控制不同的行为有一定的好处。”换句话说，他解释道，一个处于进化压力下的苍蝇种群——可能由于资源有限——可以在不影响求偶的情况下进化出攻击性行为。

雄性果蝇的攻击行为主要是针对其他雄性果蝇，而它们的求爱行为——包括一系列的动作和鸣叫——则是针对雌性果蝇。随着时间的推移，自然进化过程都进一步加强了这两种行为，因为雄性果蝇与其他雄性竞争，以及吸引雌性的能力直接影响了它们交配和传递基因的能力。

研究人员已经知道大脑中哪些神经元对控制攻击性和求爱行为很重要。一般来说，研究表明一种叫做P1/pC1神经元的特殊脑细胞会促进求爱和攻击行为，而Tk-GAL4FruM神经元则只促进攻击行为。他们还知道，两个性别决定基因无果性(fruitless，fru)和双性生殖(doublesex，dsx)在这种行为中起着关键作用。但是基因和行为之间的联系还不清楚。

在这项新的研究中，Asahina和他的同事们饲养了一些果蝇，这些果蝇的求爱和攻击神经元都是可以被光激活，研究小组可以在任何时候通过照射果蝇来激活这些神经元。研究人员随后改变了一些雄性果蝇的fru或dsx基因。然后，他们又开发了一个自动化系统，利用机器学习来分析苍蝇的视频，并计算它们进行攻击或求爱行为的频率。

索尔克的博士后研究员Kenichi Ishii是这两篇新论文的第一作者，他说：“我们设计了一个计算机系统来捕捉攻击性行为和求爱行为，从而更快速更准确地计算这些行为。让程序运行起来实际上很困难也很耗时，但最终它可以让我们更容易获得良好的数据。”

研究小组发现，dsx基因是形成求爱诱导神经元所必需的：当果蝇拥有雌性dsx基因时，求爱神经元就不再存在了。另一方面，fru基因也扮演了一个不同的角色，如果没有这个基因，果蝇仍然可以通过激活求爱神经元来进行求爱行为，但是求爱是同时针对雄性和雌性进行的，这表明果蝇需要fru基因来区分性别。然而，对于攻击性，研究的结果正好相反：雄性果蝇需要fru基因来激活攻击性神经元引起争斗，而不是dsx基因。

Helen McLoraine神经生物学发展主席Asahina说：“这是一个重要例子，它体现了神经生物学的性别差异，以及我们可以用什么样的方法来研究与性有关的行为。”

加州大学圣地亚哥分校的博士生玛格特·沃尔(Margot Wohl)是这两篇新论文的共同第一作者，她说：“我认为其中有趣的部分是认识到性并不是一个二元的东西。许多因素共同控制着不同性别的行为。”

由于果蝇的性别决定与人类的非常不同——例如，果蝇没有性激素——新的发现并没有延伸到生物学上的性别如何影响人类的行为。但是Asahina说他的方法——结合光遗传学和与性别相关的基因操作——可能有助于理解其他动物因性别而异的行为。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文：https://phys.org/news/2020-04-insights-genes-courtship-aggression.html