2023年10月9日，東南大學(xué)生科院潘玉峰教授在EMBO reports雜志上發(fā)表研究論文“Asexuality in Drosophila juvenile males is organizational and independent of juvenile hormone”，報(bào)道了年幼雄蠅不表現(xiàn)出性行為是由于性環(huán)路組織重構(gòu)不完全而并非依賴保幼激素的調(diào)控。

新生動(dòng)物性能力的形成一般需要一定的性成熟時(shí)間而并不是與生俱來的，性行為的產(chǎn)生與神經(jīng)環(huán)路的組織重構(gòu)和生殖競(jìng)爭(zhēng)中的適應(yīng)性優(yōu)化有關(guān)。性能力的獲得一直有兩種假說：一種是性成熟過程涉及組織結(jié)構(gòu)上的神經(jīng)環(huán)路的發(fā)育（組織性假說）；另一種是對(duì)已形成的神經(jīng)環(huán)路功能性的激活或抑制的解除（激活性假說）。關(guān)于哺乳動(dòng)物的研究大都支持組織性假說，而最近對(duì)于果蠅的一項(xiàng)研究認(rèn)為性環(huán)路在年幼雄蠅中已經(jīng)發(fā)育完全，但保幼激素暫時(shí)抑制了性環(huán)路的功能從而導(dǎo)致年幼果蠅不表現(xiàn)出性行為（圖1左）。

圖1：果蠅性成熟的兩種假說

潘玉峰教授及其他實(shí)驗(yàn)室的以往研究發(fā)現(xiàn)，fruitless (fru)基因編碼的雄性特異的蛋白Fru^M很大程度上決定了雄性果蠅求偶行為的產(chǎn)生，而表達(dá)Fru^M的神經(jīng)元基本上組成了完整的求偶環(huán)路。研究發(fā)現(xiàn)，激活成年雄蠅的全部fru^M神經(jīng)元可以在沒有求偶目標(biāo)的條件下穩(wěn)定的誘導(dǎo)出雄蠅所有的求偶行為，而激活年幼雄蠅中所有fru^M神經(jīng)元卻并不能誘導(dǎo)出求偶行為。在年幼果蠅中激活一些已知的求偶促進(jìn)神經(jīng)元，只能夠誘導(dǎo)出對(duì)潛在目標(biāo)的低水平求偶，并且僅限于追逐目標(biāo)等早期求偶步驟。本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了性成熟過程中雄性求偶神經(jīng)環(huán)路的組織功能變化，即在羽化幾天后突觸連接以及傳輸會(huì)顯著增加。研究還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，保幼激素并沒有參與抑制年幼雄蠅性行為，反而具有促進(jìn)求偶的功能。

本研究表明，年幼雄蠅不具備性能力是由于性環(huán)路在組織與功能上都還未發(fā)育完全，而不是由于保幼激素暫時(shí)的抑制造成的，揭示了昆蟲與高等動(dòng)物類似，都需要通過組織性的神經(jīng)環(huán)路重構(gòu)這一進(jìn)化上保守的過程來獲取性能力（圖1右）。

該研究的第一作者是東南大學(xué)生科院博士后紀(jì)小小，通訊作者為潘玉峰教授。該項(xiàng)目受到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委以及江蘇省博士后科研資助計(jì)劃等項(xiàng)目資助。（生科院）

  論文鏈接：https://doi.org/10.15252/embr.202356898