毒性水果增加女性果蝇Sechellia苍蝇的生育力

日期:2018-05-16 人气:8

em在一项新的研究中,来自马克斯普朗克研究所的研究人员揭示,morinda树的毒性果实中的多巴胺前体增加了雌性果蝇sechellia苍蝇的生育力。 / em

在进化过程中,动物已经适应某些食物来源,有时甚至可以适应植物或实际有毒的水果。这种适应机制背后的驱动力往往是未知的。德国耶拿的马克斯普朗克化学生态研究所的科学家们现在已经发现了果蝇果蝇为什么适应了巴戟树的有毒果实的原因。在果实上产卵的果蝇sechellia雌性在抑制产蛋的基因中携带突变。苍蝇的L-DOPA水平非常低,它是控制生育力的多巴胺激素的前体;有趣的是,morinda水果中含有大量的L-DOPA。用L-DOPA饲喂的苍蝇可以弥补遗传缺陷并大大提高其繁殖成功率。相同的基因突变也有助于这些苍蝇对果实中产生的有毒酸的抗性,并杀死所有其他果蝇物种。

果蝇sechellia是与果蝇紧密相关的果蝇物种。它是印度洋塞舌尔群岛特有的,也是唯一的主人,巴戟天。这些果蝇被morinda树的果实强烈吸引:它们以果实为食,而雌性则喜欢在它们上面放置鸡蛋。与成熟的morinda水果接触会杀死其他果蝇物种。

雌果蝇sechellia苍蝇比其他果蝇少产卵。因此,在实验室中养殖该物种很困难。但是,如果这些果蝇具有莫萨琳果或来自这些果实的化学物质,则雌性的繁殖力会大大增加。

德国耶拿马克斯普朗克化学生态研究所的索尼亚拉维斯塔亚诺斯,比尔汉森和他们的同事们现在发现了果蝇sechellia为什么如此依赖于它们宿主植物的有毒果实。饲喂测定表明果蝇sechellia雌性产生6倍的鸡蛋时,他们喂养morinda水果饮食,而不是典型的实验室饮食。

苍蝇中的蛋生产受激素多巴胺控制。多巴胺缺乏会减少卵巢的大小和产卵量。在果蝇sechellia中,科学家发现多巴胺生物合成所需前体化合物的水平远远低于其他果蝇属物种。这种多巴胺前体是L-DOPA,一种用作治疗帕金森病的精神药物的化学物质。如果将L-DOPA添加到他们的饮食中,果蝇sechellia女性产生的鸡蛋比不存在药物要多得多。如果多巴胺本身添加到食物中,则不会达到此效果。当分析显示morinda含有L-DOPA时,科学家们并不感到惊讶。

与其他果蝇物种的基因比较显示,果蝇sechellia在称为Catsup的基因中携带突变。这种突变抑制女性产卵。 Sofia Lavista Llanos解释说:“当我们突变模型物种果蝇中的Catsup基因时,突变苍蝇表现出与果蝇相同的特征:它们产生的蛋更少,并积累了一种使L-DOPA在其发育中的蛋内的酶。另一方面,Catsup突变使果蝇属sechellia对morinda果实的毒性酸的抗性增加。在果蝇sechellia中,早期抗性部分通过Catsup突变使得卵未生育的事实来实现,这意味着雌性将具有保护性皮肤(角质层)的高级胚胎置于其宿主植物的有毒环境中。 Catsup突变也是造成果蝇sechellia胚胎的更大尺寸的原因,它们几乎是其他果蝇胚胎的三倍。科学家们表明,这增加了他们对morinda的孵化率,可能是由于胚胎的缓冲能力增强。

果蝇通常被低水平的果味气味所吸引,但浓度高的气味对他们来说是令人厌恶的。对于果蝇而言,这并非如此:“正如我们在之前的研究中所显示的那样,这些果蝇在没有被排斥的情况下表现出对高浓度莫桑达气味的持续吸引力,”比尔汉森说。科学家们表明,将多巴胺摄入脆弱的果蝇物种帮助他们应付morinda的毒性作用。现在他们想知道多巴胺是否也影响了果蝇sechellia对其唯一宿主的强烈吸引力。

涉及多巴胺合成的酶在无脊椎动物和脊椎动物的物种边界中保守。 “果蝇sechellia可以作为一个有用的遗传模型有机体研究多巴胺代谢。它与果蝇之间的密切关系是一个很大的优势,因为它提供了超过50年的积累知识,“索菲亚拉维斯塔亚诺斯说。多巴胺缺乏症的病因和影响在医学研究中特别令人感兴趣:多巴胺是一种重要的神经递质并控制着人类的生理过程。 “愉悦”激素多巴胺含量低导致疲劳和抑郁症。帕金森病患者也患有非常低的多巴胺水平。与果蝇Sechellia中L-DOPA缺陷有关的遗传和生化过程的基础知识也可能有助于理解人类中的多巴胺代谢。

出版物:SofíaLavista-Llanos等,“多巴胺驱动果蝇sechellia适应其有毒宿主”,eLife,2014,3:e03785; DOI:10.7554 / eLife.03785

来源:马克斯普朗克研究所

图片:安娜Schroll