PNAS：果蝇子宫里看不见的解剖结构

果蝇是被研究得最彻底的实验动物之一——除了雌性的生殖道。现在，加州大学戴维斯分校的一个生物学家团队首次深入研究了果蝇的子宫，并发现了一些惊喜，这不仅对理解昆虫的繁殖和潜在的害虫控制有意义，而且对理解人类的生育能力也有意义。

　　

你可能没有花太多时间思考果蝇的子宫。但是，大多数科学家也没有，尽管果蝇是被研究得最彻底的实验室动物之一。现在，加州大学戴维斯分校的一组生物学家首次对果蝇的子宫进行了深入研究，并发现了一些令人惊讶的发现，这些发现不仅对理解昆虫的繁殖和潜在的害虫控制有意义，而且对理解人类的生育能力也有意义。

这项研究发表在10月25日的《美国国家科学院学报》上。

一个多世纪以来，果蝇一直是遗传学家和发育生物学家最喜欢的研究对象。

“果蝇在很多方面都是这样一个多产的系统，”瑞秋·塞耶说，她是加州大学戴维斯分校进化与生态学系杰出教授大卫·贝格（David Begun）的博士后研究员。果蝇的大多数器官系统都有广泛的细胞类型和基因目录。但女性的生殖器官——子宫、女性腺体和精子储存器官——大多被遗漏了。

人类和昆虫都是内部受精，因此雌性生殖道必须处理从精子到性传播病毒等外来物质。昆虫，像许多其他雌性动物，包括鸟类和爬行动物一样，有可以长时间储存有效精子的器官。

塞耶说：“我们想要确定这些重要器官的所有细胞类型及其基因使用模式。”

塞耶和贝京与合著者伊丽莎白·波尔斯顿（Elizabeth Polston）和徐吉祥（Jixiang Xu）解剖了大约150只苍蝇的生殖道。他们能够将细胞核分离成单个液滴，并用一种条形码标记每个细胞的RNA。通过对RNA进行测序，他们能够从单个细胞中识别出基因表达的概况，并将其分类。

“我们可以识别表达特定基因的细胞类型，以及它们的来源，”塞耶说。

在此之前，没有来自果蝇子宫的细胞类型被遗传标记识别。这项新研究揭示了子宫和相关器官中有20多种不同的细胞类型。

塞耶说：“对我来说，最令人兴奋的事情是发现了我们以前没有预测到的细胞类型。”“这是以前看不见的解剖学。”

支持精子储存

研究发现，大约40%的“精液蛋白”基因，以前被认为只在雄性果蝇中产生，也在雌性果蝇中表达，尤其是在精子储存器官中。它们可能是长时间维持精子存活的关键。

一些精液蛋白被认为以有利于雄性的方式操纵雌性果蝇，比如推迟雌性再次交配。这种性冲突一直是相当多的（主要是理论）研究的目标。

塞耶说：“这些性冲突到底在多大程度上发挥了作用，这是有争议的，因为有性繁殖仍然必须是合作的。”塞耶说，这些蛋白质中的许多都是由雄性和雌性果蝇产生的，这一发现意味着科学家们将不得不调整他们对这些想法的看法。

“这并不能完全排除分子性冲突的可能性，但它确实限制了这种可能性的发生，”她说。

虽然人类和昆虫的繁殖方式明显不同，但果蝇可以作为从基本层面理解动物繁殖的模型。例如，精液蛋白可能会带来不冷冻培养和储存人类精子的新方法，这将有利于生育治疗。

昆虫是地球上数量最多的物种，授粉和提供其他好处，也破坏作物和传播疾病。更好地了解昆虫的繁殖可以带来新的控制策略。

塞耶目前正在研究来自世界各地的果蝇分离株，以更好地了解果蝇是如何进化以应对环境压力的，比如气候变化和杀虫剂。