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今日《自然》研究解密：爱的主打歌，她什么时候听了会火热？

晰数塔互联网快讯
2020-11-26 12:00

本文来自微信公众号：学术经纬（ID：Global_Academia），作者：药明康德内容团队，题图来自：视觉中国

饮食男女，不光是人生大事，更是整个动物界的头等大事。顶尖学术期刊《自然》今日在线发表了一篇关于求偶的研究论文。热衷于窥探大脑秘密的神经科学家以果蝇为模型，向我们揭示了雌性动物做出是否接受求偶对象的重要决定时，大脑里发生了些什么。

“以果蝇为例，求偶的研究通常侧重于雄性，因为它们拥有一系列明显的求偶动作，比如‘唱情歌’（courtship songs）——振动翅膀发出特殊的声音。但实际上，我们不能忽略雌性，因为求偶过程需要两性的共同参与。”这项研究的共同第一作者王开宇博士介绍，“而雌性通常是最终做抉择的一方，一旦决定交配，它们就需要负担很多事，包括孕育、繁殖后代，等等。”

在这项研究中，科学家们就把关注点放在了雌性果蝇身上：当它们听到雄性的情歌时，大脑会如何处理信息，并且在什么情况下会被打动，做出准备交配的动作？

▲这项研究的共同第一作者和通讯作者（图片来源：HHMI官网）

领导这项工作的是霍华德·休斯医学研究所（HHMI）Janelia Research Campus的Barry Dickson博士。这支团队在先前的工作中，已经利用多种遗传学工具和成像技术等，识别出雌性果蝇在交配前后有两种大脑状态。

“我们发现，雌蝇交配过以后，从雄性体内传递给雌性的特殊短肽类物质，会改变雌蝇大脑的活性，导致它们在面对异性的求偶时，有了与交配前截然不同的行为反应。”王开宇博士解释道，“那些‘名花有主’的雌果蝇听了情歌后无动于衷，甚至主动拒绝。换句话说，它们现在满脑子思考的已经是生儿育女的事了。”

▲雌性果蝇的脑中有一对特殊的神经元vpoDN，负责控制雌蝇做出准备交配的动作，但对于一只近期刚交配过的雌蝇来说，听到情歌后，这对神经元不会有明显的反应（图片来源：研究作者提供）

不过，雌性果蝇自身的交配状态还只是影响它们“交配抉择”（mating decision）行为的第一个因素。即使对于“待字闺中”的雌性果蝇来说，在听到不同雄蝇的情歌后，大脑也还需要做出分析，从中听出点好坏来才能做决定。而这其中，最关键的信息是对物种的辨别。

研究人员使用了8种不同果蝇的情歌，每首歌里找出有代表性的几个片段，分别播放给雌性的黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）。他们发现，只有同为黑腹果蝇的雄性，其情歌片段能够激活这些雌蝇脑中控制交配抉择的神经细胞（简称vpoDN）。

这意味着，不同物种所唱的情歌，在雌蝇听来就像使用了不同的语言，唯有同类的情歌才能成为“爱的主打歌”。显然，这种辨别能力在演化上是必需的，因为如果浪费时间与非同类交配，它们无法产生后代。

▲对于尚未交配过的雌性果蝇，vpoDN的活动还取决于雄性情歌中根据频率等特征所编码的物种信息（图片来源：研究作者提供）

这些信息总结在一起，研究人员发现，雌性的大脑整合了来自两条不同神经环路的信息：一组处理内部信号，这些信号编码雌蝇自身的交配状态；另一组负责处理外部信号，评估雄性的情歌质量，确定对方和自己属于同类，以及对方有足够的魅力。

最终，当雌性做出接受求偶的决定后，神经系统向身体发出信号，做出相应的行为（vaginal plate opening），表明自己已做好准备。“由此，我们几乎鉴定出了参与控制雌蝇交配抉择的核心神经环路。”研究人员说。

▲雌性果蝇大脑中，四种类型的神经元分工处理来自外部和内部的不同信号，整合后做出最终决定（图片来源：研究作者提供）

“所有这些结果告诉我们，要获取雌性动物的芳心至少有两点很重要，首先确保对方还是单身，然后展现出自己是个有吸引力的合适伴侣。”共同第一作者汪菲博士总结说。

“果蝇里控制这一切的神经环路简洁明了。”王开宇博士感慨道。“当然，对于人类来说，事情就复杂了……”

参考资料

[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

本文来自微信公众号：学术经纬（ID：Global_Academia），作者：药明康德内容团队