圖片來源：123RF

“以果蠅為(wei) 例，求偶的研究通常側(ce) 重於(yu) 雄性，因為(wei) 它們(men) 擁有一係列明顯的求偶動作，比如‘唱情歌’（courtship songs）——振動翅膀發出特殊的聲音。但實際上，我們(men) 不能忽略雌性，因為(wei) 求偶過程需要兩(liang) 性的共同參與(yu) 。”這項研究的共同第一作者王開宇博士介紹，“而雌性通常是最終做抉擇的一方，一旦決(jue) 定交配，它們(men) 就需要負擔很多事，包括孕育、繁殖後代，等等。”

在這項研究中，科學家們(men) 就把關(guan) 注點放在了雌性果蠅身上：當它們(men) 聽到雄性的情歌時，大腦會(hui) 如何處理信息，並且在什麽(me) 情況下會(hui) 被打動，做出準備交配的動作？

▲這項研究的共同第一作者和通訊作者（圖片來源：HHMI官網）

領導這項工作的是霍華德·休斯醫學研究所（HHMI）Janelia Research Campus的Barry Dickson博士。這支團隊在先前的工作中，已經利用多種遺傳(chuan) 學工具和成像技術等，識別出雌性果蠅在交配前後有兩(liang) 種大腦狀態。

“我們(men) 發現，雌蠅交配過以後，從(cong) 雄性體(ti) 內(nei) 傳(chuan) 遞給雌性的特殊短肽類物質，會(hui) 改變雌蠅大腦的活性，導致它們(men) 在麵對異性的求偶時，有了與(yu) 交配前截然不同的行為(wei) 反應。”王開宇博士解釋道，“那些‘名花有主’的雌果蠅聽了情歌後無動於(yu) 衷，甚至主動拒絕。換句話說，它們(men) 現在滿腦子思考的已經是生兒(er) 育女的事了。”

▲雌性果蠅的腦中有一對特殊的神經元vpoDN，負責控製雌蠅做出準備交配的動作，但對於(yu) 一隻近期剛交配過的雌蠅來說，聽到情歌後，這對神經元不會(hui) 有明顯的反應（圖片來源：研究作者提供）

不過，雌性果蠅自身的交配狀態還隻是影響它們(men) “交配抉擇”（mating decision）行為(wei) 的第一個(ge) 因素。即使對於(yu) “待字閨中”的雌性果蠅來說，在聽到不同雄蠅的情歌後，大腦也還需要做出分析，從(cong) 中聽出點好壞來才能做決(jue) 定。而這其中，最關(guan) 鍵的信息是對物種的辨別。

研究人員使用了8種不同果蠅的情歌，每首歌裏找出有代表性的幾個(ge) 片段，分別播放給雌性的黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）。他們(men) 發現，隻有同為(wei) 黑腹果蠅的雄性，其情歌片段能夠激活這些雌蠅腦中控製交配抉擇的神經細胞（簡稱vpoDN）。

這意味著，不同物種所唱的情歌，在雌蠅聽來就像使用了不同的語言，唯有同類的情歌才能成為(wei) “愛的主打歌”。顯然，這種辨別能力在演化上是必需的，因為(wei) 如果浪費時間與(yu) 非同類交配，它們(men) 無法產(chan) 生後代。

▲對於(yu) 尚未交配過的雌性果蠅，vpoDN的活動還取決(jue) 於(yu) 雄性情歌中根據頻率等特征所編碼的物種信息（圖片來源：研究作者提供）

這些信息總結在一起，研究人員發現，雌性的大腦整合了來自兩(liang) 條不同神經環路的信息：一組處理內(nei) 部信號，這些信號編碼雌蠅自身的交配狀態；另一組負責處理外部信號，評估雄性的情歌質量，確定對方和自己屬於(yu) 同類，以及對方有足夠的魅力。

最終，當雌性做出接受求偶的決(jue) 定後，神經係統向身體(ti) 發出信號，做出相應的行為(wei) （vaginal plate opening），表明自己已做好準備。“由此，我們(men) 幾乎鑒定出了參與(yu) 控製雌蠅交配抉擇的核心神經環路。”研究人員說。

▲雌性果蠅大腦中，四種類型的神經元分工處理來自外部和內(nei) 部的不同信號，整合後做出最終決(jue) 定（圖片來源：研究作者提供）

“所有這些結果告訴我們(men) ，要獲取雌性動物的芳心至少有兩(liang) 點很重要，首先確保對方還是單身，然後展現出自己是個(ge) 有吸引力的合適伴侶(lv) 。”共同第一作者汪菲博士總結說。

“果蠅裏控製這一切的神經環路簡潔明了。”王開宇博士感慨道。“當然，對於(yu) 人類來說，事情就複雜了……”

題圖來源：123RF

參考資料

[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

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