眼柄较短的苍蝇会表现出攻击性,因为雌性对它们的吸引力较小

眼柄较短的苍蝇会表现出攻击性,因为雌性对它们的吸引力较小

在眼柄苍蝇的世界里,眼柄较长的雄蝇会赢得雌蝇的青睐。雌蝇不仅喜欢眼柄较长的雄蝇,而且其他雄蝇也不太可能与这些眼柄较长的苍蝇争斗。

然而,由于 X 染色体的拷贝导致眼柄较小,一些雄性苍蝇的眼柄总是较短。在研究这种基因突变为何历经几代性选择却仍未消失时,一组科学家发现,苍蝇可能会通过更具有攻击性来弥补较短的眼柄。该研究结果详见 10 月 21 日发表在《动物行为学前沿》杂志上的一项研究

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“这些驱动 X 染色体非常有趣,因为它们是我们的遗传密码各部分不一定协同工作,而是有自己的私利的一个例子,”研究合著者、纽约州立大学金尼西奥分校生物学家约瑟芬·莱因哈特在一份声明中说。“这是一个极端的例子,但仅仅携带一条这样的自私染色体就会影响这些动物生物学的很多部分,甚至它们的行为。”

基因驱动和决斗苍蝇

柄眼蝇是双翅目双翅目蝇科昆虫的总称。它们通常生活在潮湿地区的低洼植被中,一般靠近河流和溪流。它们只有大约一厘米长,以腐烂的动物和植物为食。

眼柄苍蝇体内有两种类型的 X 染色体。携带短眼柄突变的染色体是驱动 X 染色体,或者更具体地说,是减数分裂驱动染色体。这意味着它携带的等位基因在雄性精子中过多,因此更有可能传递给下一代。

“驱动 X 染色体具有巨大的自然优势,因为它的遗传率超过了我们大多数人在高中生物学中学到的 50-50 的公平遗传学‘抛硬币’规则,”莱因哈特说。“男性的后代最终会 100% 继承 X 染色体,因此是女性。因此,我们可能认为 X 染色体将继续在种群中增加,甚至导致灭绝。由于这种情况还没有发生,我们有兴趣了解哪些其他特征可以抵消这种优势。”

为了保护自己与配偶的接触权,雄性眼柄苍蝇通常会使用威胁性的身体展示和打斗。它们还会对具有类似眼柄的其他苍蝇表现出更大的攻击性

为了测试携带驱动X染色体的果蝇是否更具攻击性,本研究团队使用了携带两种X染色体的果蝇种群——一种总是导致眼柄较短的果蝇,另一种则不会。他们还配对了眼柄相似的竞争对手,记录了他们的比赛,并分析了他们的行为。

决斗中的长眼蝇。图片来源:Gerald Wilkinson

当两只苍蝇的眼柄尺寸更接近时,打斗行为更常见。这些攻击性行为在带有驱动X染色体的雄性苍蝇中也更常见。展现更多打斗行为的雄性也更有可能在这些比赛中获胜。当带有驱动X染色体的雄性更多地参与打斗而不是展示时,它们也更有可能取得胜利。

“当斗士实力不相上下时,战斗往往很快结束,体型较小的雄鱼会撤退,”莱因哈特说。“当拥有驱动X染色体的雄鱼与拥有类似眼柄的雄鱼战斗时,后者会更具攻击性。但由于驱动X染色体的雄鱼平均体型较小,因此这很可能仍是一种劣势。”

交配机会

研究团队称,这种好斗的行为或许可以解释为什么眼柄较短的苍蝇能够交配。由于较长的眼柄意味着体型较大,可能面临的敌人也更危险,因此眼柄较短的苍蝇通常会在与这些体型较大的苍蝇的竞争中退缩。

然而,如果拥有驱动X染色体的雄性更具攻击性,或者无法准确评估其他雄性的威胁,它们可能会选择与眼柄较长的雄性竞争。这会让它们与最初被对手吸引的雌性接触。

虽然这种额外的攻击性具有潜在的危险性,但它也可能让果蝇获得它们原本无法获得的交配机会。尽管如此,这并不能完全抵消性选择。该团队对驱动X基因传播的建模表明,这可能解释了为什么较短的眼柄没有占据主导地位。雌性仍然喜欢眼柄较长的雄性,从而使该变体的频率保持在较低水平。

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“我想说这项研究只是一项初步发现,”莱因哈特说。“我们可能会进行一项更大规模的研究,专门测试我们在更大样本中看到的高强度行为的增加。此外,这是一项实验室研究,因此目前还不完全清楚它对现场行为的适用性。”


这项研究也没有对雌性果蝇进行测试。如果驱动 X 染色体直接增加攻击性,它可能会影响雌性。但是,如果它是一种与眼柄大小有关的间接影响,驱动 X 染色体可能不会影响雌性。

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