在飞翔的大脑深处是进化如何改变思维的线索

当你识别出自己物种的雌性时，果蝇的雄性就会被唤醒，大脑中P1神经元的激活就是证据(右图)。

对于整个动物王国的爱好者来说，找到合适的伴侣需要合适的化学反应。现在，洛克菲勒大学的科学家们已经能够绘制出一条意想不到的路径，在这条路径中，动物会为动物选择合适的伴侣。

科学家以果蝇为研究对象，讨论了雄性果蝇如何设法从许多果蝇周围的果实中选择自己物种的成员。本周发表在《自然》杂志上的答案颠覆了长期以来的信念，即进化如何确保动物使其物种长期存在。

从远处看。

长期以来，科学家认为动物不会杂交是因为进化改变了神经系统的外围部分，包括检测和处理信息素的感觉器官——这些化学物质有助于识别同一物种的其他物种。有人提出，外周变化对于允许动物发展物种特异性行为(包括交配)至关重要，但无法确定这是神经系统中主要还是唯一的变化位点。

神经生理学和行为实验室的负责人瓦妮莎芸香属和她实验室的一个团队发现，进化的物种可以确保两种密切相关的果蝇品种果蝇粘住自己。当交配科学家使用了一系列最先进的遗传和成像工具，并发明了一些新技术时，他们开始跟踪来自雄性前肢感觉神经元的电化学脉冲。他们用它来“品尝”信息素，并一直到达大脑的中央处理中心。

他们发现，物种之间的差异在于苍蝇的大脑，在于控制交配行为的一小群神经元。事实上，周围神经系统没有变化，这表明它们不参与不同物种的独特交配选择，这是芸香属意想不到的结果。

“我认为这一领域的科学家一直认为这些变化很可能局限于外围，部分原因是因为这是最简单的观察点，”她说。“当人们通过大脑回路传播时，人们没有一个可以用来真正跟踪感官信号的遗传工具。”

分支/岔路/分叉/岔路

D.黑腹果蝇雌性产生一种特殊的信息素，这种信息素是一种强有力的春药，可以驱使雄性交配。奇怪的是，D. Simulans雄性对相同的信息素反应强烈，但这对它们来说是一个强大的岔路口，阻止它们追求错误物种的雌性。

对于芸香属的团队来说，最大的问题是神经系统发生了进化变化，这是苍蝇对同一种信息素产生相反反应的原因。

为了寻找答案，芸香属实验室的博士生Laura Seeholzer使用Crispr-Cas9基因编辑来确保这两个物种的雄性以相同的方式检测到信息素。她发现，当它们传播到大脑时，神经路径是相同的。在这两个物种中，通路分为两个通道：一个通道形成所谓的兴奋中间神经元以鼓励交配，另一个通道抑制中间神经元以抑制冲动。

当科学家们测试控制求偶行为的一组叫做P1的神经元发生了什么时，这是苍蝇之间功能差异的第一个迹象。在一项实验中，两个物种的雄性被允许接触雌性黑腹果蝇并品尝她的信息素。

果蝇中的雄性被适当地唤醒，它们的神经元通过大脑活动的功能成像被P1点亮。但对雄性拟步甲来说，这种感觉消失了。

接下来，研究小组试图通过直接刺激P1结来人工刺激或抑制男性的性欲。这是一个高阶实验：尽管遗传工具可以很容易地操纵黑腹果蝇(D. melanogaster)中的神经元，这是研究最广泛的动物物种之一，但对D. simulans的研究很少，这迫使Seeholzer和他的同事设计一种新技术来对这一物种的神经元进行遗传标记，以便他们可以检查它们在交配选择中的作用。

结果：两种果蝇都存在兴奋性和抑制性通路。然而，已经发现它们对P1神经元的输入平衡是苍蝇对相同信息素产生相反反应的原因。对于雄性蚋来说，品尝另一物种的信息素会导致显性抑制途径，掩盖任何交配的欲望。

芸香属说，“看到物种中P1神经元的不同反应是我们认为的重点，我们已经确定了一个发生进化变化的地方”，以防止两个物种杂交。

她希望将研究范围扩大到比较其他种类的苍蝇，从而发现进化可能促进行为的其他方式。直到最近，这种研究都非常耗时。但她表示，使用新的遗传工具，包括Crispr-Cas9，现在可以比较不同物种之间的神经回路。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！