Drosophila subobscura мужчины извергают еду и предлагают ее в качестве подарка женщинам во время ухаживания. (Кредит: Tanaka et al., 2025)
В двух словах
- Мужской Drosophila subobscura Woo Womals с извергнутым «брачным даром», поведением отсутствует в Д. МеланогастерЗа исключением редких случаев.
- Исследователи определили инсулинопродуктивные клетки мозга (МПК), обычно участвуя в кормлении, в качестве нейронного центра для этого поведения.
- Добавив экспрессию белка FRUBM в Д. Меланогастер МПК, ученые индуцировали поведение дара подарка у этого вида.
- Работа показывает, как небольшие генетические настройки могут повторить существующие мозговые схемы для совершенно нового социального поведения.
Нагоя, Япония – Исследователи осуществили то, что может быть окончательным экспериментом по биологическому составанию: они успешно пересадили странный ритуал ухаживания от одного вида фруктовых мух на другой, изменяя, где один ген включен в мозг. Прорыв проливает новый свет на то, как эволюция изобретает новое поведение и может помочь ученым понять генетическую основу социальных взаимодействий.
Во время ухаживания, мужчина Drosophila subobscura Фруктовые мухи изрыгивают пищу от их урожая и представляют ее потенциальным товарищам как «брачный подарок». Женщины, которые принимают это предложение, расширяют свой хоботок (качал, похожий на трубку), чтобы потреблять подарок перед спариванием. Среди десятков Drosophila виды изучались, Мистер поддержка единственный, кто известен для такого поведения для спаривания – хотя D. очень похож Мужчины иногда делают что -то подобное, для них не обязательно победить помощника.
Мистер поддержка расставаться от его более распространенного двоюродного брата, Д. Меланогастерпримерно от 30 до 35 миллионов лет назад. С того времени, Мистер поддержка развил эту необычную стратегию ухаживания, пока Д. Меланогастер Придерживался более знакомых методов, таких как крыловые дисплеи и песни ухаживания.
Выслеживание романтического центра мозга
Исследовательская группа, возглавляемая доктором Райоя Танака из Университета Нагоя и доктора. Daisuke Yamamoto и Yusuke Hara из Японского Национального института информации и технологий связи использовали генетические инструменты, чтобы определить, какие мозговые цепи контролируют свадебные подарки. Они спроектированы Мистер поддержка Мухи с чувствительными к температурой ионных каналах (DTRPA1), которые позволяют им активировать небольшие группы нейронов, просто согревая мухи и наблюдая за регургитацией.
Благодаря систематическому тестированию они идентифицировали инсулиноподобные пептид-продукты клеток (МПК), нейроны, обычно участвующие в метаболизме и кормлении, в качестве ключевых игроков. Искусственно активируя МПК заставляют мужчин извергнуть чаще; Блокирование их уменьшенной частоты регургитации. Важно, что они обнаружили, что Мистер поддержка МПК экспрессируют мужской специфический белок Фрумпродукт бесплодный Ген, который ведет много мужского поведения ухаживания. Д. Меланогастер МПК не выражают фрум.
Drosophila subobscura мужчины извергают еду и предлагают ее в качестве подарка женщинам во время ухаживания. (Кредит: Tanaka et al., 2025)
Инженерный роман по видам
С этим пониманием команда сделала смелый шаг: они вызвали выражение конкретной изоформы FRUM, FRUBM, в Д. Меланогастер МПК.
Результаты, опубликованные в Наукабыли очень захватывающими. Модифицированный Д. Меланогастер разработали удлиненные нейронные связи, напоминающие тех, кто в Мистер поддержкаПолем Что еще более важно, некоторые начали срыгиваться во время ухаживания-поведение, которое, хотя и редко в диком типе Д. Меланогастерстал гораздо более распространенным в модифицированных мухах. Мужчины часто приурождались по регургитации, чтобы совпадать с облизывание женских гениталий, имитирующих Мистер поддержкаВдручальное поведение подарка.
Когда женщинам дали выбор, они предпочитали мужчин с активированными МПК по сравнению с немодифицированными мужчинами, что предполагает, что поведение предлагает конкурентоспособное преимущество спаривания. Команда также проследила, как сигналы от ухаживающих, инициирующих нейроны P1, достигают МПК, которые затем координируют удлинение хоботоса и сокращения урожая, чтобы доставить подарок.
Исследователи идентифицировали 16-18 инсулина-продуцирующих нейронов в Drosophila subobscura, которые экспрессируют мужской специфический белковый фрум. Когда они активировали экспрессию фрум в инсулино-продуцирующих нейронах в D. melanogaster, эти клетки выросли по новым нервным связям и успешно передали поведение ухаживания по дарам в этот вид впервые. (Кредит: Tanaka et al., 2025)
Как эволюция угнает существующие системы
Вместо того, чтобы создавать новые нейронные схемы с нуля, эволюция, по -видимому, перепрофилировала существующие системы кормления и метаболического контроля для романтических целей. В Мистер поддержкаМПК, которые обычно помогают регулировать потребление пищи, были набраны в трассу ухаживания посредством приобретения выражения фрума.
«Мы предполагаем, что приобретение выражения фрума с помощью МПК было ключевым событием, происходящим в наследственном Мистер поддержка Это дало скрытую способность выполнять вдружебный подарок, в котором регургитация играет центральную роль », – пишут исследователи.
В Мистер поддержкаЭти инсулиновые клетки эволюционировали дольше, более сложные нейронные проекции, что позволяет им соединяться с двигательными нейронами, контролирующими хоботок, и отправлять сигналы в культуру, чтобы подтолкнуть пищу вверх для регургитации.
За пределами фруктовой мухи романа
В то время как фруктовый флайный роман может показаться тривиальным, исследование предлагает окно о том, как сложное социальное поведение может развиваться от скромных генетических изменений. Сдвигая, когда и когда экспрессируется один ген, эволюция может перенаправить существующее нейронное оборудование в новые цели или, в данном случае, превращает цепь кормления в спаривающий дисплей.
«Наши результаты показывают, что эволюция новых поведений не обязательно требует появления новых нейронов; вместо этого мелкомасштабное генетическое перемещение в нескольких ранее существовавших нейронах может привести к поведенческой диверсификации и, в конечном счете, способствовать дифференциации видов»,-говорит доктор Хара в своем заявлении.
Подобные процессы могут лежать в основе эволюции социального поведения у других животных, включая млекопитающих. Это исследование также является редким случаем того, что ученые успешно переносят врожденное поведение между видами, демонстрируя точность, с которой современные генетические инструменты могут анализировать и реинженевать биологическую основу поведения.
Сводка бумаги
Методология
Исследователи использовали клональную активацию фрум-экспрессирующих нейронов в Мистер поддержка Чтобы идентифицировать клетки мозга, участвующие в вручительном подарке. Термогенетическая активация позволила селективную стимуляцию небольших нейрональных групп. Две группы-IPCS и нейроны L-PSG-чаще активны в отрывивающихся мужчинах. Окрашивание антителами, электрофизиология и поведенческие анализы были использованы для характеристики этих нейронов. FRUBM был выражен в Д. Меланогастер МПК, чтобы проверить, может ли это поведение быть вызвано среди видов.
Результаты
В Мистер поддержкаIPCS Express Frum и необходимы для вводного подарка. Сверхэкспрессия FRUBM в Д. Меланогастер МПК расширили дендриты, увеличение регургитации во время ухаживания (в том числе во время облизывания) и улучшенные показатели из совокупления в конкурентных условиях. Исследование нанесло на карту P1 Neuron → IPC → моторный путь, который поддерживает регургитацию и контроль урожая во время доставки подарков.
Ограничения
Хотя Мистер поддержка и Д. Меланогастер были основными экспериментальными видами, работа также считалась другими Drosophila Виды в филогенетическом сравнении вводного подарка. Активация мозаики нацелена на небольшие нейрональные наборы, поэтому другие компоненты схемы могли быть пропущены. Поскольку регургитация также происходит после кормления, был необходим тщательный анализ, чтобы отличить брачные дары от других форм регургитации.
Финансирование и раскрытие информации
Финансируется грантами в сфере научных исследований от Японского министерства образования, культуры, спорта, науки и техники. Авторы не объявили никаких конкурирующих финансовых интересов. Материалы и генетические конструкции доступны по запросу.
Информация о публикации
«Межвидовая реализация врожденного поведения ухаживания путем манипуляции с детерминантным геном» была опубликована в Наука 14 августа 2025 года Рёя Танака, Юсуке Хара, Косей Сато, Со -Кохацу, Хината Мураками, Томохиро Хигучи, Такеши Авасаки, Шу Кондо, Ацуши Тойода, Азуса Камикуучи и Дайсуке Ямамота. Doi: 10.1126/science.adp5831Полем
#Ученые #взломать #фруктовый #флайт #романтика #путем #переноса #ухаживания #на #основе #рвоты #между #видами
По теме
