求偶基因在两种果蝇物种中表现出不同的作用

一项新的研究发现，与果蝇求偶行为相关的基因在两种不同的果蝇物种中的运作方式并不相同。这项工作表明，保守基因(跨物种发现的相同基因)不一定具有跨物种相同的功能。

Fruitless (fru) 是果蝇和许多其他昆虫物种共有的基因。该基因与男性求爱行为有关。科学家们研究了该基因的表达和功能，特别是在黑腹果蝇(D. melanogaster)中，通过从雄性果蝇中去除该基因或将其给予雌性并观察结果。例如，去除了 fru 的雄性会失去一些雄性特有的求爱行为，而给予 fru 的雌性则会获得其中一些行为。

普林斯顿大学前博士后研究员克里斯塔·贝克(Christa Baker)说：“这种不结果子的基因首先是在黑腹果蝇中发现的，但它在从蚱蜢到蟑螂和蚊子的各个物种中都是保守的，早期的实验表明，它的功能在各个物种中也是保守的。”现在是北卡罗来纳州立大学生物学助理教授。

“但研究人员的遗传工具已经进步。通过 CRISPR-Cas9，我们现在可以将 fru 添加到其他物种的雌性体内，看看该基因是否以相同的方式发挥作用。” 贝克是一篇描述这项工作的论文的共同通讯作者。

Baker 和研究小组决定研究 fru 在不同果蝇物种 Drosophila virilis (D. virilis) 中的功能。

“D. virilis 与 D. melanogaster 非常不同——这两个物种在大约 6000 万年前就分裂了，”贝克说。“因此，比较这两种果蝇就像将小鼠与大鼠进行比较一样。它们都是果蝇，就像小鼠一样，而大鼠都是啮齿动物，但它们非常不同。”

果蝇的每个基因都有两个副本，就像人类一样。研究人员首先给雌性 D. virilis 提供一份 fru，结果发现，虽然它们交配的可能性降低了约 40%，但交配后的 D. virilis 雌性仍然具有生育能力。相比之下，虽然携带一份 fru 的雌性黑腹果蝇交配的可能性也降低了 40% 左右，但那些交配的雌性不能再产卵。

这些发现表明，fru 在某些雌性行为(如交配)中发挥类似的作用，但在其他行为(包括产卵)中发挥不同的作用。

“D. virilis 特别有趣，因为雄性和雌性都有交配歌曲，”贝克说。“在大多数果蝇种类中，只有雄性会唱歌。在黑腹果蝇中，给予雌性 fru 会导致它们采取雄性求爱行为，例如唱歌。但是拥有一份 fru 拷贝的雌性果蝇保留了唱雌性歌曲的能力，尽管她们唱得比没有fru的女性要多得多。”

然后，研究人员将第二个 fru 副本添加到 D. virilis 雌性体内，发现它们现在也能够发出雄性歌曲;然而，他们保留了创作女性歌曲的能力。此外，拥有两个拷贝的雌性完全不接受交配，并且倾向于对求爱的雄性表现出攻击性。

贝克说：“典型的想法是，给予雌性水果赋予其雄性行为，同时扰乱雌性行为，如接受能力和产卵能力。” “我们在 D. virilis 中的发现令人兴奋，因为它们表明，给雌性 D. virilis 喂食 fru 确实能让她唱男性歌曲，但这并不妨碍她唱女性歌曲。”

“我们不知道为什么雌性果蝇需要两个该基因拷贝才能产生与黑腹果蝇中一个拷贝相似的结果，但它开辟了令人兴奋的新探索途径，”贝克补充道。

“不过，它确实告诉我们，基因在不同物种之间是保守的，并不意味着它的功能也是保守的。如果我们想了解我们的基因组如何影响行为和发育，我们需要研究基因对不同物种的影响。不同的物种和行为。”

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