两篇Nature公布重要成果:抑制性信息素与新基因

【字体: 时间:2013年10月10日 来源:生物通

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  研究人员在两到三个星期大的小鼠眼泪中发现了一种能阻止成年雄性性接触的信息素,这一研究成果公布在10月2日的Nature杂志上。

  生物通报道:研究人员在两到三个星期大的小鼠眼泪中发现了一种能阻止成年雄性性接触的信息素,这一研究成果公布在10月2日的Nature杂志上。

研究显示,如果年幼的小鼠缺乏一种称为外分泌腺分泌肽22(exocrine-gland secreting peptide 22,ESP22)的物质,雄性就会表现出不合适的性要求,而添加这种化合物则能抑制这种行为。

来自意大利帕尔马大学的神经科学家Roberto Tirindelli(未参与该项研究)表示,“过去人们认为缺乏年轻(​​性)反应是由于缺乏信息素。没有信息素,就没有行为反应,这是一般的看法”, “而这项研究第一次表明,确实存在这样一种信息素能抑制性接触。出现性接触的抑制是由于信息素的存在,而不是因为缺乏其它信息素。”

在过去的几年间,研究人员在小鼠中逐渐开始识别出了越来越多的可能存在的信息素。尤其是三大基因家族,比如ESPs,ESPs能用于激活犁鼻器(VNO,一种位于口腔上方的嗅觉结构),但是要确定这几十种化合物的功能并不容易,第一项与ESP功能有关的研究发表于2010年,东京大学的Kazushige Touhara(也是本文作者之一)与他的同事发现ESP1诱导雌性作出性姿势。

而在最新这篇文章中,来自哈佛医学院的Stephen Liberles则研发出了一种能寻找小鼠同源信息素差别表达的筛选新方法,利用这种方法,他们曾发现了食肉动物的捕食者气味,以及具有吸引力的一种小鼠气味。

研究人员仔细观察了成年雄性的行为,比较了野生型小鼠与VNO大部分失去功能的基因突变小鼠,结果令他们感到惊讶的是,这些基因敲除小鼠会增加对年幼小鼠的性行为。文章作者之一David Ferrero表示,“这是一个非常显着的表型……这表明年幼小鼠会释放一些保护性信息素,阻止这些正常情况下不会出现的现象。”

此后研究人员又通过未表达ESP22的小鼠证实了这些发现,研究指出,没有行为抑制信号,雄性小鼠就会接触年幼小鼠,添加ESP22就能阻止这种行为。

来自亚利桑那大学医学院的遗传学家Robert Karn(未参与该项研究)评价道,“这是一个非常独特的发现”。

同时Nature杂志还公布了另外一项相关成果,来自英国谢菲尔德大学等处的研究人员发现一种性选择遗传变异。研究指出雄性经常采用昂贵的、华丽的装饰物,如鹿角、羽毛和跑车等,目的是吸引雌性。因为这些装饰物是如此具有优势,所以按道理它们肯定很快就会在进化中稳定下来

但事实并非如此,在显示性状(display trait)的尺寸大小或显眼程度上总会有一些遗传变化。这一点通常被解释为是由于涉及到多个基因或是由于在雄性性状和雌性健康之间的一种取舍。

最新这项研究提供了第三种、也是非常简单的一种解释:生殖和生存之间的一种取舍。长着大角的索厄岛公羊在生殖方面最为成功,但也有相当大的遗传变化,其中很多公羊的角非常小。一个基因:RXFP2所发生的变化被发现与角的大小有很大关系。

研究人员发现,虽然有大角的公羊能吸引更多配偶,但小角公羊却更长寿。有中等大小角的异质接合体(异合子)在寿命长短和生殖成功方面也是中等的。(生物通:万纹)

原文检索:

D.M. Ferrero et al., “A juvenile mouse pheromone inhibits sexual behaviour through the vomeronasal system,” Nature, doi:10.1038/nature12579, 2013.

Life history trade-offs at a single locus maintain sexually selected genetic variation

Sexual selection, through intra-male competition or female choice, is assumed to be a source of strong and sustained directional selection in the wild1, 2. In the presence of such strong directional selection, alleles enhancing a particular trait are predicted to become fixed within a population, leading to a decrease in the underlying genetic variation3. However, there is often considerable genetic variation underlying sexually selected traits in wild populations, and consequently, this phenomenon has become a long-discussed issue in the field of evolutionary biology1, 4, 5. In wild Soay sheep, large horns confer an advantage in strong intra-sexual competition, yet males show an inherited polymorphism for horn type and have substantial genetic variation in their horn size6. Here we show that most genetic variation in this trait is maintained by a trade-off between natural and sexual selection at a single gene, relaxin-like receptor 2 (RXFP2). We found that an allele conferring larger horns, Ho+, is associated with higher reproductive success, whereas a smaller horn allele, HoP, confers increased survival, resulting in a net effect of overdominance (that is, heterozygote advantage) for fitness at RXFP2. The nature of this trade-off is simple relative to commonly proposed explanations for the maintenance of sexually selected traits, such as genic capture7, 8 (‘good genes’) and sexually antagonistic selection5, 9. Our results demonstrate that by identifying the genetic architecture of trait variation, we can determine the principal mechanisms maintaining genetic variation in traits under strong selection and explain apparently counter-evolutionary observations.

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