有時候,冰箱里的水果爛了。一打開冰箱門,腐爛氣味撲面而來,令人作嘔。這種厭惡的感覺并非人類特有,果蠅也有。研究人員近日在《Cell》雜志上發(fā)表文章,將果蠅中的這種反應歸結(jié)為一個名為土臭素(geosmin)的分子。
果蠅喜歡在醋、酒、發(fā)酵的水果上生長和產(chǎn)卵。但是當水果開始腐爛時,鏈球菌和青霉菌就成為一種有毒的威脅。此外,這些細菌和霉菌通常產(chǎn)生大量的土臭素。這種物質(zhì)我們并不陌生,天空下雨時,泥土會散發(fā)出一股腥味,這就是土臭素的氣味。
與所有動物一樣,果蠅也需要安全的食物。由于果蠅的主要食物來源是生長在發(fā)酵水果上的酵母,那么分辨安全的酵母和被有害微生物覆蓋的酵母,就成為果蠅的重要任務。德國馬克斯-普朗克化學生態(tài)學研究所的進化神經(jīng)行為學系主任Bill Hansson領導了這一研究。
利用電生理學技術,研究人員將這一效應定位到觸角神經(jīng)元,它們表達嗅覺受體Or56a。這些受體與神經(jīng)元連接,覆蓋所有的嗅覺輸入信號。它們立即制止了誘食信號、攝食行為和產(chǎn)卵。
這種受體的特異性讓人吃驚。研究小組檢驗了103種已知的氣味分子,只有土臭素能夠激活它。此系統(tǒng)意味著神經(jīng)回路是專為厭惡而設計的。為了更深入追蹤果蠅大腦中的神經(jīng)通路,研究小組利用了鈣成像和膜片鉗技術。他們發(fā)現(xiàn)該通路確實是特異的,這在神經(jīng)通路中相當罕見。
Hansson對此很感興趣,因為單個化合物通常不會有如此深遠的影響。同時,研究人員還發(fā)現(xiàn)他們研究的所有果蠅物種都表達Or56a受體,只有一種除外。不過,這一特別的物種一直生活在花里面,只有花香,沒有土臭。研究小組還利用一種近期開發(fā)的電腦風洞來吹出陣陣氣味,看果蠅如何應對。Hansson表示,這能夠以前所未有的方式來量化果蠅的行為。
Hansson預計,在其他昆蟲中也能找到類似的厭惡機制。蚊子、松樹甲蟲、玉米螟的類似通路有望用于害蟲防止,但Hansson對那些不是特別感興趣。相反,他打算深入探究果蠅的通路,鑒定出能改變果蠅停止振翅等行為的通路。
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