《自然》：寻找如意郎君的“法宝”

生物通报道：2月14日情人节刚刚过去，你是否找到了自己的“真命天子”呢？对于人类而言，这需要漫长的观察和考验，而对于一种称为丽蝇蛹集金小蜂（Nasonia vitripennis）的雌蜂而言，仅仅只需要一种特殊的气味，就能判断是不是自己的“如意郎君”了。

与人类不同，大多数昆虫都是依靠嗅觉来寻找伴侣。科学家们发现，在同一物种中寻找合适的伴侣，性信息素发挥了重要作用，然而，很少有人知道这些诱人的气味是如何演化的，以及遗传机制是什么。

来自德国分子生物多样性研究中心， 以及美国亚利桑那州立大学的研究人员发现了一种黄蜂进化出了一种特殊的气味，或者称为信息素（费洛蒙），能令其不会与其他物种生物进行交配，而且研究人员发现这种气味的遗传机制十分简单，就是能令雄性改变其原有气味，随后雌性识别出这种新气味，并由于区分同种和异种。

这项研究成果公布在2月13日Nature杂志在线版上，研究人员在这篇文章中，报告了他们对两种寄生蜂Nasonia的研究成果，从中揭示了性信息素的演变进化过程。

最初研究人员提出了一个疑问，如果说雄性性信息素是吸引雌性的独特交配信号，那么雌蜂就不会与具有不同信息素雄峰进行交配，这样的话昆虫中各种气味是如何进化而来的呢？

研究人员发现所有已知的金小蜂的信息素都包含两个元素，但有一种金小蜂除外，那就是丽蝇蛹集金小蜂（Nasonia vitripennis），这是一种新型模式昆虫，其采用的信息素具有一种新型的第三成分。

这些微小的黄蜂，大小不及米粒的一半，会将卵产在发育中的苍蝇身上。此前国内中科院的研究人员曾首次从丽蝇蛹集金小蜂基因组中鉴定了44个抗微生物肽新基因，组建了第一个寄生性昆虫抗微生物肽基因蓝图。

最新这项研究针对的是两种丽蝇蛹集金小蜂，它们均将卵产在相似品种的苍蝇身上，并且均产自美国东部，这也就意味着这两种金小蜂很有可能会选错伴侣。

“我们在这种金小蜂中发现了一种基因，我们认为这就是编码特殊气味的基因，”文章作者之一Josh Gibson表示，“之后我们又进行实验，成功抑制了该基因的表达，结果发现这改变了性信息素的组成成分，使之变得与另外一种金小蜂相似。”

当仅仅提供新信息素成分的时候，雌性丽蝇蛹集金小蜂并没有做出应答，只有当其与另外两只成分混合在一起的时候，这些金小蜂才会做出应答。并且另外一个亲缘关系密切的品种：Nasonia giraulti的雌蜂也并不能区分新的和旧的性信息素。

因此研究人员认为，丽蝇蛹集金小蜂雌蜂在第三种成分进化出来后，并没有做出单独反应，而是通过长期演变，对融入了新成分的气味产生了应答，这是一个性信息素的整体。

这项研究也提出了为数不多的，已发现的区分相近物种的基因，这将为物种进化基因，或者新物种形成机制提出新的观点，并也有助于解析不同性信息素的演变。

“雌蜂采用气味来区分物种，这十分重要，如果一种黄蜂能与不同品种进行交配，这将会花费昂贵的代价，因为这样无法产生更高级的后代。我们发现这种气味差异是基于一种单一的，简单的化学变化。从根本上说，这就是雌蜂找到如意郎君的‘法宝’，”Gibson说。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Behavioural and genetic analyses of Nasonia shed light on the evolution of sex pheromones

Sex pheromones play a pivotal role in the communication of many sexually reproducing organisms1. Accordingly, speciation is often accompanied by pheromone diversification enabling proper mate finding and recognition2. Current theory implies that chemical signals are under stabilizing selection by the receivers who thereby maintain the integrity of the signals3. How the tremendous diversity of sex pheromones seen today evolved is poorly understood4, 5. Here we unravel the genetics of a newly evolved pheromone phenotype in wasps and present results from behavioural experiments indicating how the evolution of a new pheromone component occurred in an established sender–receiver system. We show that male Nasonia vitripennis evolved an additional pheromone compound differing only in its stereochemistry from a pre-existing one. Comparative behavioural studies show that conspecific females responded neutrally to the new pheromone phenotype when it evolved. Genetic mapping and gene knockdown show that a cluster of three closely linked genes accounts for the ability to produce this new pheromone phenotype. Our data suggest that new pheromone compounds can persist in a sender’s population, without being selected against by the receiver and without the receiver having a pre-existing preference for the new pheromone phenotype, by initially remaining unperceived. Our results thus contribute valuable new insights into the evolutionary mechanisms underlying the diversification of sex pheromones. Furthermore, they indicate that the genetic basis of new pheromone compounds can be simple, allowing them to persist long enough in a population for receivers to evolve chemosensory adaptations for their exploitation.