本能行為是人與動物都具備的與生俱來的行為，不需要經(jīng)過學(xué)習(xí)獲得，比如吃、睡、逃避天敵等，通常都是生存與繁衍必要的行為，重要性不言而喻。本能行為主要由遺傳控制，是研究基因如何決定行為的重要研究模型。
是否存在決定復(fù)雜本能行為的單基因？這一看似荒誕的問題，科學(xué)界其實(shí)已經(jīng)爭論了幾十年。2001年斯坦福大學(xué)的Bruce Baker教授就在Cell上撰寫綜述探討了這一問題，提出自然界確實(shí)存在決定復(fù)雜本能行為的單基因（盡管并不普遍），比如fruitless（fru）基因決定果蠅的本能求偶行為[1]。果蠅的本能求偶行為僅存在于一個性別中，即雄性求偶，雌性不求偶；而fru基因正好產(chǎn)生雄性特異的蛋白FruM,缺失FruM的雄蠅不會對雌蠅求偶，而當(dāng)在雌蠅中改造fru基因使其表達(dá)FruM蛋白時(shí)，雌蠅也開始表現(xiàn)求偶行為[2, 3]。一個基因，僅在一個性別中表達(dá)，開啟性別特異的求偶行為；如果在本沒有該行為的另一性別中表達(dá)，也能開啟這一行為，似乎完美。那么，這個單基因是如何決定一套復(fù)雜本能行為的呢？
近日，東南大學(xué)生科院潘玉峰教授在eLife上發(fā)表研究論文“fruitless tunes functional flexibility of courtship circuitry during development”，提出fru并不是求偶行為的開關(guān)，而是調(diào)控求偶神經(jīng)環(huán)路的“調(diào)音師”，通過其表達(dá)模式和表達(dá)量，決定了求偶行為的模式[4]。
eLife digest（eLife編輯部助評）: how to court a fly
該研究主要有三個發(fā)現(xiàn)：第一、fru基因在一段關(guān)鍵的發(fā)育階段調(diào)控求偶神經(jīng)環(huán)路的發(fā)育/構(gòu)建，并直接決定其產(chǎn)生本能的異性求偶行為；第二、fru基因在成年階段對異性求偶行為并不重要，但是可以抑制同性求偶行為的產(chǎn)生；第三、fru基因并不是求偶行為的“開關(guān)”，即有和無，而是決定了求偶行為的模式：后天習(xí)得性求偶（無fru）、本能異性求偶（正常fru）、本能同性求偶（fru整體表達(dá)低）、本能雙性求偶（fru在部分神經(jīng)元表達(dá)低）。
模型圖：A: fru分別在發(fā)育階段和成年階段促進(jìn)異性求偶和抑制同性求偶；B: fru的表達(dá)模式和強(qiáng)度決定了求偶模式：同性戀、雙性戀、異性戀等。
這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)展了該實(shí)驗(yàn)室在2014年Cell論文中提出的行為決定的本能獲得與后天獲得的兩套遺傳機(jī)制[5]。同時(shí)，這些發(fā)現(xiàn)對于重新認(rèn)識單基因如何調(diào)控復(fù)雜本能行為提供了重要啟示：即便是與生俱來的本能行為，其神經(jīng)環(huán)路都存在重大可塑性；而一個基因如何賦予一套行為神經(jīng)環(huán)路多樣化的功能，將是后續(xù)研究的重點(diǎn)。
該研究的第一作者為博士生陳潔，通訊作者為潘玉峰教授及其團(tuán)隊(duì)成員彭瓊琳博士。該項(xiàng)目受到國家優(yōu)秀青年基金、面上項(xiàng)目等資助。
參考文獻(xiàn)：
1.Baker, B.S., B.J. Taylor, and J.C. Hall, Are Complex Behaviors Specified by Dedicated Regulatory Genes? Reasoning from Drosophila. Cell, 2001. 105(1): p. 13-24.
2.Demir, E. and B.J. Dickson, fruitless splicing specifies male courtship behavior in Drosophila. Cell, 2005. 121(5): p. 785-94.
3.Manoli, D.S., et al., Male-specific fruitless specifies the neural substrates of Drosophila courtship behaviour. Nature, 2005. 436(7049): p. 395-400.
4.Chen, J., et al., fruitless tunes functional flexibility of courtship circuitry during development. Elife, 2021. 10.
5.Pan, Y. and B.S. Baker, Genetic identification and separation of innate and experience-dependent courtship behaviors in Drosophila. Cell, 2014. 156(1-2): p. 236-48.
