生物谷报道:奥地利研究人员Demir 和Dickson博士 在最新一期美国《细胞(Cell)》杂志上报告说,他们通过改变果蝇的一个简单基因,命名为fruitless,即可改变了果蝇的性取向:雄性果蝇对雌性失去了兴趣,雌性果蝇向同性展示出雄性的交配方式。虽然fruitless 基因仅表达于2%的果蝇神经元中,但却能引起如此大的反应,令人惊奇。同时,在同一期Cell上还有一篇Stockinger及其同事的研究,他们发现在这些表达fruitless 基因的神经元如何形成环路以及发挥作用,从神经元的结构水平解释了这一重要的现象。使分子基因与结构一致性解释这一重要现象。 这篇文章成为本期的Cell封面文章,并发文进行评述。
科学家先前已经掌握了果蝇求爱的程式化细节:雄性果蝇用前腿轻敲雌性,伸展并振动翅膀唱一曲“求爱歌”,舔雌性的外部生殖器,最后弯曲它的腹部开始交配。
奥地利科学院分子生物技术研究院的巴里·J·迪克松(http://www.imba.oeaw.ac.at/dickson/),和艾布鲁·德米尔通过基因拼接技术,在实验室内对两种性别的果蝇进行了基因改造。观察结果发现,被改变基因的雄性果蝇失去了原有性取向,开始向普通雄性果蝇求爱。基因改变后的雌性果蝇表现出雄性特征,并与其他普通雌性果蝇交配。此外,这些雌性果蝇还对表现出雌性信息素的雄性果蝇展开“攻势”。
研究人员表示,他们的研究说明生物体内确实存在控制特定行为的基因,这一成果触及了有关是基因还是后天环境决定人类性取向的科学讨论。
科学家惊奇的发现,改变果蝇的性角色非常容易。只需要改变一个基因,科学家们就可以使一只母蝇模仿公蝇的求爱方式。
这时,母蝇会唱起歌来,振动她的翅膀,舔她潜在的追求目标。但这并没有什么实际作用,因为大自然不会让这种相逆的求爱产生任何具有实际意义的结果。
Figure 1. Generation of fru Sex-Specific Splicing Mutants
(A and B) Organization of the fru gene (A) and its transcripts (B). P1–P4 indicate alternative promoters, S the sex-specifically spliced exon found only in P1 transcripts, C1–C5 common exons, and A–D alternative 3′ exons.
(C) Targeted modifications of the S exon. Bars indicate Tra binding sites. Right panels show RT-PCR analysis of transcripts from the wild-type fru+ and targeted fru alleles. mRNA was extracted from heads of adults heterozygous for the indicated allele over fru4-40. Primers are indicated by red arrows in (B).
(D) Whole-mount adult brains of males and females of the indicated genotypes, stained with anti-FruM (green) and mAb nc82 (magenta).
之前的研究发现,果蝇的求爱行为由单个的基因所控制。雄性果蝇有一种类似的基因,可以产生蛋白质,就是这基因控制公蝇复杂的求爱方式。这一基因同时还负责控制公蝇与母蝇繁殖下一代的偏好。对母蝇来说,这一基因刚产生另一种蛋白质。
如果将公蝇的这种蛋白质植入母蝇体内,母蝇就会像公蝇那样行事。一旦发生这种情况,立即就会在果蝇群中引起骚动。奥地利科学院的迪克森解释说:“它们会向其它母蝇求爱,就像普通公蝇求爱一般。不同的是,它们的这种求爱不可能有更深的进展”。这种性取向被改变的母蝇还会为多个表露出雌性特征的公蝇跳舞。
Dickson称,这一结果不会立即对人类的性取向的改变产生什么意义。不过,该研究将会引起有关单一基因是否可以彻底影响动物的行为,以及动物行为是否过于复杂而无法被单一的基因所影响的讨论。果蝇的一个基因,如果存在这样的基因的话,显然是不可能被用来繁殖鼠蝇的。但是,这项最新的发现以及其它类似的研究可以说明,单一基因可以影响成百上千的其它基因,甚至可以影响一些如眼睛等复杂器官的发展。
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文献1[PDF]
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附2、
生物谷相关文献-----果蝇发育研究文献。
按:果蝇作为最重要的模式生物之一,在遗传和发育的研究中具有极其重要的地位。这方面研究一直是国际的热点。
搜索关键词------果蝇
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