Science：在亚暗果蝇中，操纵性别决定基因可实现一种天生的求偶行为

日本研究人员通过基因转移，成功将一种独特的求偶行为从一个果蝇物种转移至另一个物种。通过激活胰岛素生成神经元中的单个基因，研究团队使黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）展现出其从未有过的礼物馈赠求偶仪式。

这项发表于《科学》杂志的研究，首次实现了通过操纵单个基因创建新神经连接并跨物种转移行为。

自然界中，大多数雄性果蝇通过快速振动翅膀产生声音模式或"求偶歌"来追求配偶。然而，亚暗果蝇（Drosophila subobscura）进化出截然不同的策略：雄性在求偶时会反刍食物作为礼物献给雌性。这种行为在亲缘关系密切的物种（如黑腹果蝇）中并不存在。

这两个果蝇物种约在30-35百万年前分化。它们都拥有控制雄性求偶行为的"fruitless"（fru）基因，但采用了不同策略——一个物种唱歌，另一个赠送礼物。

研究人员发现这种差异的根源：在赠送礼物的亚暗果蝇中，胰岛素生成神经元与大脑中的求偶控制中心相连，而在唱歌的黑腹果蝇中这些细胞则保持断开状态。

"当我们在唱歌果蝇的胰岛素生成神经元中激活fru基因以产生FruM蛋白时，这些细胞生长出长神经突触并与大脑求偶中心建立连接，首次在黑腹果蝇中创建了产生礼物馈赠行为的新大脑回路，"共同第一作者、名古屋大学研究生院理学系讲师Ryoya Tanaka博士解释道。

首次通过单基因操作实现跨物种行为转移

研究人员在亚暗果蝇中鉴定出16-18个表达雄性特异性蛋白FruM的胰岛素生成神经元。当他们在黑腹果蝇的胰岛素生成神经元中激活FruM表达时，这些细胞生长出新神经连接，并首次成功将礼物馈赠求偶行为转移至该物种。

研究团队通过向亚暗果蝇胚胎插入DNA，在特定脑细胞中创建热激活蛋白。他们通过加热激活这些细胞群，并比较了反刍与未反刍食物果蝇的大脑。结果发现16-18个聚集在大脑脑间部（pars intercerebralis）的胰岛素生成神经元可产生雄性特异性蛋白FruM。

"我们的研究结果表明，新行为的进化不一定需要新神经元的出现；相反，少量现有神经元的小规模基因重组即可导致行为多样化，并最终促进物种分化，"日本国立信息通信技术研究所（NICT）共同第一作者Yusuke Hara博士指出。

资深作者、NICT的Daisuke Yamamoto博士表示："我们揭示了如何将复杂行为（如婚礼礼物馈赠）追溯至其遗传根源，以理解进化如何创造全新的策略帮助物种生存和繁殖。"（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Ryoya Tanaka et al, Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp5831.