科學(xué)家們確定了女性性行為的基因轉(zhuǎn)換
根據(jù)斯坦福大學(xué)科學(xué)家的一項(xiàng)新研究,成功有性生殖的關(guān)鍵可以追溯到大腦中的單一受體。這項(xiàng)研究發(fā)表在“ 當(dāng)代生物學(xué) ”(Current Biology)上,是在魚類中進(jìn)行的,但負(fù)責(zé)的受體存在于所有動(dòng)物體內(nèi),對理解社會(huì)行為有影響。
非洲慈鯛魚,A。burtoni,在精心設(shè)計(jì)的交配過程中繁殖。一條雄魚通過快速顫抖他鮮艷的身體吸引了肥沃的雌性。如果她選擇了他,他就會(huì)引導(dǎo)她回到自己的領(lǐng)地,在那里,當(dāng)她啄著他的臀鰭上的魚蛋色斑點(diǎn)時(shí),他會(huì)更多地顫抖。接下來,她下蛋并迅速將它們舀到嘴里。
帶著一口雞蛋,她繼續(xù)啄著雄性的斑點(diǎn),“相信”它們是要收集的蛋。就像她一樣,他從他的臀鰭附近釋放精子,她也收集了。這使卵受精,并且隨著胚胎發(fā)育,她將胚胎帶入口中兩周。
然而,所有這一切都有效,只要它與女性的排卵時(shí)間表完全一致。
“如果這些雌性在繁殖時(shí)能夠?qū)⑺鼈兊姆敝硶r(shí)間重合起來怎么樣呢?” 斯坦福大學(xué)人類生物學(xué)本杰明斯科特克羅克教授,該研究的資深作者拉塞爾弗納爾德說。“在他們準(zhǔn)備繁殖之前,他們不會(huì)接近或選擇男性,所以在他們的大腦中肯定會(huì)有一些信號(hào)表明性行為很重要。”
科學(xué)家們首先考慮了先前與性行為和生殖相關(guān)的信號(hào)分子,最終確定了一種名為PGF2α的分子。他們發(fā)現(xiàn),通過將它注入雌性魚類,即使它們不肥沃,它們也會(huì)參與交配行為,與雄性一起跳舞,但實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)卵,因?yàn)樗鼈儧]有。
科學(xué)家們研究了大腦下丘腦視前區(qū)(POA)的PGF2α受體,這是一個(gè)涉及動(dòng)物性行為的區(qū)域。他們懷疑當(dāng)魚中PGF2α水平升高時(shí),該分子會(huì)附著在這種受體上并引發(fā)性行為。
為了測試這一點(diǎn),第一作者Scott Juntti及其同事使用CRISPR / Cas9基因編輯系統(tǒng)刪除雌性魚胚胎的受體基因,使受體不能被PGF2α激活。“CRISPR / Cas9正在改變生物學(xué),”Fernald實(shí)驗(yàn)室研究員Juntti說。“原則上,我們現(xiàn)在可以測試我們研究的任何生物體中特定基因的功能。”
他們在正常魚類中飼養(yǎng)這些突變魚,并在性成熟時(shí)觀察它們的交配行為。突變體魚的行為發(fā)生了顯著變化:與自然交配的雌性和注射了PGF2α的非生育魚相比,突變體雌性沒有進(jìn)行箭袋舞或產(chǎn)卵。Fernald說,這表明PGF2α受體的作用顯然在生殖中具有主導(dǎo)作用。
“我們認(rèn)為,我們已經(jīng)找到了以某種方式調(diào)節(jié)繁殖的關(guān)鍵遺傳成分,”Fernald說。“它影響的行為,但更重要的是它會(huì)影響產(chǎn)蛋的實(shí)際行為的蛋。”
這項(xiàng)工作的下一步將涉及了解受該受體調(diào)節(jié)的其他行為,并且該發(fā)現(xiàn)提供了對生殖和性行為的進(jìn)化的洞察。
在哺乳動(dòng)物和其他脊椎動(dòng)物中,PGF2α促進(jìn)了分娩和母性行為的發(fā)生,這項(xiàng)新研究與其他研究相結(jié)合,表明PGF2α信號(hào)傳導(dǎo)具有與出生及其相關(guān)行為相關(guān)的共同祖先功能。
“現(xiàn)在我們已經(jīng)確定了這種受體,”Juntti說,“我們可以掌握控制社會(huì)行為的大腦回路的其他組成部分,并研究它們是如何進(jìn)化的。”
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