2019-04-12 19:26:01
进化生物学家证明雄性果蝇操纵其雌性伴侣

在交配期间,男性和女性有时会发展出创造性的策略来追求自己的兴趣。来自明斯特(德国)和洛桑(瑞士)的研究人员现在报告说,雄性苍蝇主要是为了增加自己在生殖竞争中的机会来操纵他们的伴侣。该研究发表在PNAS期刊上。

繁殖的基本生物学过程可能与动物物种有很大不同。男性和女性有时会在追求他们对这些交配互动的兴趣时发展创造性策略。在果蝇Drosophila melanogaster这样的小物种中,雌性通过雄性的精液接收蛋白质,这些精液在交配后会导致其行为和身体内部发生的过程发生根本变化。蛋白质增加了她的活动,降低了她的性接受能力并刺激了她的免疫系统。

一段时间以来,人们都知道这种过程并不总是对两性都有益。目前的研究中的研究人员现在已经仔细研究了如果两性之间没有利益冲突,哪些机制在进化上发生变化,即消除了男性之间的竞争。结果:雄性果蝇在其精液中产生较少的蛋白质,这些蛋白质负责改变雌性的行为。这意味着雄性果蝇主要操纵它们的伴侣以增加它们在生殖竞争中的机会 - 作为副作用,雌性通常具有健康缺点。 “通过目前的研究,我们证实了一种已存在很长时间的理论,”明斯特大学研究组组长,进化生物学家Claudia Fricke说。该研究发表在PNAS期刊(美国国家科学院院刊)上。

背景和方法:

为了确定每个性别所追求的不同利益在果蝇进化中发挥作用的程度,研究人员安排了各对苍蝇一代一代地生活 - 与其正常的繁殖方式相反。只有一名男性和一名女性互相交配,排除了潜在合作伙伴之间对抗互动的任何机会。男性只能获得与雌性产卵一样多的后代。在第二组中,五个雄性和五个雌性彼此自由交配。这种一夫多妻的生活方式,对于这些昆虫而言是完全正常的生活方式,自然地在男性和女性之间产生竞争,具有拮抗相互作用的范围。然而,两组的总人口数量相等。

经过150代和10年的性选择,研究人员比较了每组蝇的行为和生理。他们发现,在受精后的最初几天,一夫多妻的雌性比只在一个只有一个交配伴侣的环境中交配的苍蝇多放三分之一的蛋。此外,与一夫多妻男性交配的女性显然更不安定 - 如运动模式的记录所示。两者都是受到这些雄性精液蛋白质的影响的因素。

为什么对男性有利?由于雌性果蝇能够储存几个伙伴的精子并使用它超过一个星期来使卵子受精,所以雌性配偶的第一个男性尽一切努力确保她尽可能快地产下尽可能多的卵子。不与他人一起复制。这种早期投资会对女性造成不利影响,因此不鼓励女性节省能量并在更长的时期内生育。这项研究也显示:“与一夫一妻制关系中的女性相比,与一夫多妻男性交配的女性死亡的频率是交配后几个小时的两倍 - ”洛桑大学的洛朗·凯勒说。和他的同事Brian Hollis一起学习。

在进一步的步骤中,科学家们在交配后读出雌性果蝇基因的表达。在女性的腹部和大脑中,即在负责生殖和行为改变的结构中,研究人员测量了对生殖有重要意义的基因的表达。他们发现这些基因在女性中表达的程度要低得多,这些基因一夫一妻。

这与他们在男性中发现的相对应。在没有任何竞争的情况下,一夫一妻制的雄性具有较低的编码雄性精液蛋白的基因表达,在交配后可以操纵雌性。在随后的研究中,研究人员希望在雌性和雄性果蝇中鉴定出在这一过程中发挥作用的其他基因。它们观察的一般原则也可以转移到具有类似交配系统的其他昆虫物种。

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