超级酶能分解睾丸激素

雄性的皱领可以清除血液中多余的性激素。

　　

我们通常把高睾丸激素水平与雄性的统治和攻击性联系在一起。

在颈鸦——一种在欧洲和亚洲繁殖的滨鸟——中，一些雄性遭受了太多的痛苦。马克斯普朗克生物智能研究所（Max Planck Institute for Biological Intelligence）的研究人员与国际上的同事一起，展示了鸟类是如何消除多余的激素的：它们产生一种超级酶，可以迅速分解这种激素。这项研究表明，一个基因驱动了这一过程，它发生在血液中——一个在性激素调节中起着以前被忽视的作用的组织。

睾酮是一种非常优秀的雄性激素：它有助于雄性的表型，并影响性发育和攻击性行为等。在动物王国里，我们通常把高睾丸激素水平与更大的自信和繁殖成功率联系起来。大多数睾丸激素是在睾丸中产生的，血液将其运送到身体的其他部位。

最近一项由Clemens Küpper领导的研究表明，雄性是如何去除睾丸激素的。然而，这就引出了一个问题：这种鸟类的雄性为了吸引雌性而进行激烈的竞争，它们是如何从丢弃这种重要的性激素中获益的？

三种不同繁殖策略的变种

有三种类型的雄性，被称为变种，在外表和行为上彼此不同。“独立鸟”占了绝大多数，它们的羽毛颜色较深，为了给雌性留下深刻印象，它们在被称为leks的交配场所积极捍卫一小块领土。体型稍小的“卫星鸟”，羽毛颜色较浅，和平地与独立鸟结盟。罕见的“费德”雄性采取了一种巧妙的方法：它们伪装成雌性，这样它们就能在不被注意的情况下潜入交配场所。

对于“卫星族”和“费德族”来说，它们的策略不是基于攻击性行为，过多的睾丸激素会适得其反。早期的研究表明，这些类型的雄性血液中的睾丸激素水平明显低于独立鸟。

基因因素与睾酮调节有关

直到最近，人们对参与调节睾丸激素的遗传因素知之甚少。Ruffs可以阐明这一点，因为这三种变体只是在一个“超基因”（一个由大约100个基因组成的DNA区域）上彼此不同。它起源于大约400万年前，当时一条染色体片段分裂出来，然后以相反的方向重新插入。

在进行基因表达分析时，研究人员注意到超基因中有一个基因编码一种分解睾丸激素的酶。他们发现，这种激素在费德和卫星体内大量产生，但在分泌睾丸激素的睾丸中却没有。然而，当研究小组测量睾丸中的睾丸激素水平时，他们惊讶地发现，费德和卫星的睾丸激素含量远远高于独立。这就引出了一个问题：这两种变体是如何维持血液中的低睾酮水平的。

研究人员发现，Faeders和Satellites已经进化出了一种非常强大的酶版本，一种“超级酶”，可以非常有效地降解睾丸激素。超酶在卫星型和非独立型的血液中大量存在，而在独立型的血液中完全不存在。“基于之前对其他动物的研究，我们假设这种酶在血液中没有作用，”该研究的第一作者之一Alex Zemella解释说。“但我们的研究结果揭示了这种酶作用于一个以前未知的位点。这意味着循环睾酮的数量可以直接在血液中调节——这一点以前被忽视了。”

一个基于单一基因的复杂策略

这凸显了雄性为提高繁殖成功率而进化出的复杂策略。“所有雄性的睾丸都需要睾丸素来产生精子，”该研究的主要作者之一Jasmine Loveland解释说。“但这种激素也有其他影响，比如在大脑中，它可以促进攻击性和求偶行为。有趣的是，非攻击性的皱褶似乎也增加了整个大脑的超级酶水平，尤其是在下丘脑。这些结果，加上血液中的睾丸激素水平较低，可能在塑造他们的交配策略方面发挥了重要作用。”

单个基因的变化可以影响睾丸激素水平，这一发现开辟了新的研究领域。展望未来，研究小组希望更仔细地研究复杂的社会行为是如何在皱领中受到调节的，并继续探索性别之间的多样性。