选择伴侣时，果蝇不同亚种的雌性主要通过歌曲或气味来识别合适的伴侣。这项研究是由马克斯·普朗克化学生态研究所的研究人员及其国际合作伙伴发现的。特定的男性性信息素仅由四个亚种中的两个亚种的雄性产生，对于选择相应雌性的配偶至关重要。来自雄性不再产生这种信息素的亚种中的雌性也能够感知化学信使，但是对他们而言，特定的交配歌对正确的雄性的选择比其气味更重要。当化学交配信号改变时，新物种显然会进化，而在其他信号(例如求爱歌曲)的背景下，该信号又被异性重新解释。(科学进展，doi：10.1126 / sciadv.aba5279，2020年6月)。
在美国和墨西哥，沙漠栖蝇果蝇的四个亚种是已知的。它们仅在大约250.000年前进化，从进化的角度来看，这是一个相对较短的时期。因此，对这些亚种的研究为科学家提供了追踪进化事件和“活的”初始物种的机会。这四个亚种位于地理上偏远地区。北部的两个亚种专门研究莫哈韦沙漠或加利福尼亚的圣卡塔琳娜州的仙人掌种类的果实，而南部的两个亚种则在索诺拉沙漠和加利福尼亚的墨西哥部分使用仙人掌作为它们的食物和繁殖基质(参见也是2020年5月4日发布的新闻稿：果蝇觅食苍蝇向新的微生物伴侣开放。
特别令人关注的是四个果蝇亚种的不同交配行为。在自然环境中，雄性通常选择靠近其育雏基质的位置，并将雌性吸引到该位置。通过进行化学分析和神经生物学实验，研究团队能够识别出与求偶和交配有关的化学信号，并了解其功能。
信息素的丢失可能是一种隔离机制
尽管亚种仅在相对较短的进化时间范围内被分离，但科学家发现，信息素仅由两个北部亚种中的雄性产生，而南部物种的雄性不产生。该研究的高级作者马库斯·克纳登(Markus Knaden)表示：“北部亚种的雌性更喜欢产生这种气味的雄性，从而避免与南部亚种的雄性交配。”出人意料的是，南部亚种的雌性也能够检测到这种信息素，但是即使他们北方亲戚的信息素已被用于其雄性物种，反正还是选择了其正确的雄性。他们显然忽略了气味，并在选择伴侣时更加重视特定于其亚种的求爱歌曲。
果蝇的所有四个亚种还使用另一种性信息素作为交配信号。研究人员能够证明这种化合物不是嗅觉信号，而是通过果蝇前肢的味觉细胞。有趣的是，这种信息素在交配过程中从雄性转移到雌性，对其他雄性有抗春药作用，并防止交配的雌性在产卵前再次交配。通过在交配过程中传播这种信息素，雄性因此可以确保其父子身份。
使用CRISPR-Cas9鉴定了负责女性对性信息素反应的嗅觉受体
除了化学分析和行为实验，科学家还研究了交配过程中蝇大脑的哪些区域对信息素有反应。“ CRISPR-Cas9技术使我们能够识别甚至沉默果蝇性行为中的嗅觉通道。这使我们能够解决导致果蝇四个亚种进化的隔离障碍的长期谜团。”研究的主要作者Mohammed Khallaf。
研究人员观察到，嗅觉受体Or65a的激活会引起D. mojavensis亚种的女性接受性。有趣的是，经过深入研究的模型物种果蝇Drosophila melanogaster中也存在相同的受体，但在其中它具有相反的作用：在D. melanogaster中，Or65a介导交配的雌性对其他雄性的性信息素的吸引力较小。
性信息素的进化仍然存在许多谜团。一种性别产生的新气味信号也必须被另一种性别感知并正确解释。在果蝇的两个南部亚种中，一种性信息素在进化过程中丢失了，而另一种交配信号，即雄性的求爱歌，被赋予了更高的优先级。“我们目前正在从大量果蝇中识别出潜在的信息素。为了更好地了解整个信息素的进化，我们需要更仔细地研究其他情况，这些情况要么出现新的信息素，要么发生细微的化学变化相关物种可能导致物种形成事件。”进化神经伦理学系主任比尔·汉森(Bill Hansson)解释了进一步的研究计划。
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