一種大腦受體解釋了為什么“處女”雄性蠕蟲會冒更多風險

根據一項新的研究，雄性蛔蟲比它們的配偶更不善于從經驗中學習，經常達到接受危及生命的風險的地步。

奇怪的是，一旦它們發(fā)生性關系，這種缺乏良好判斷力的情況似乎就平靜下來了，這表明繁殖的沖動主導了雄性蠕蟲的大腦，而不是受到傷害的風險。

研究人員將這種現(xiàn)象與蠕蟲大腦中的一種特定蛋白質聯(lián)系起來——這種蛋白質與其他動物中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質密切相關。

在蛔蟲中，這種蛋白質被稱為神經肽受體 NPR-5，它參與覓食和轉義響應，似乎通過改變大腦活動來調節(jié)男性學習。

這種受體在哺乳動物（包括人類）中具有等效物。我們的神經肽被一種叫做 NPY 的神經肽激活，它是各種行為的關鍵調節(jié)因子，包括學習和記憶。

“在過去的研究中，科學家們發(fā)現(xiàn)雌性小鼠的 NPY 水平低于雄性，他們假設這就是為什么它們在應對危險時對壓力更敏感的原因，”解釋Meital Oren-Suissa，魏茨曼腦科學系 Oren 實驗室的負責人。

“盡管人類行為要復雜得多，但我們的研究為理解更復雜生物體中的性別差異奠定了基礎。”

研究特點秀麗隱桿線蟲，一種廣泛用作模式生物的物種。秀麗隱桿線蟲有一個樸實無華的神經系統(tǒng)，有幾百個神經細胞，它是唯一一個神經元連接在兩性中都被完全定位的物種。這些聯(lián)系在出生時都是相同的，只有在蠕蟲成熟后才會因性別而有所不同。

該物種非常適合闡明線蟲性別之間的遺傳差異，因為個體蠕蟲的性別主要由基因決定，而沒有激素等復雜因素。

與哺乳動物不同，蛔蟲具有兩性：雄性和雌雄同體，可以被認為是“自育”雌性，具有創(chuàng)造自己的精子并自行繁殖的能力。

該研究測試了兩性從經驗中學習的能力。使用聞起來有吸引力的有害細菌秀麗隱桿線蟲，作者首先讓每個性別都暴露在一種芳香的毒藥中。

一旦它們對這種毒素有了經驗，蠕蟲就可以在有毒細菌或不太開胃但無害的選擇之間進行選擇。研究發(fā)現(xiàn)，暴露的雌雄同體會很快轉向危害較小的食物，但大多數暴露的雄性會堅持使用氣味更好的細菌，即使這會讓他們生病。只有在經過更長時間的訓練后，雄性才開始避免有毒食物。

在暴露的雌雄同體蠕蟲中，與嗅覺排斥相關的神經元在再次遇到有毒食物時變得更加活躍，但類似的效果并未發(fā)生在暴露的雄性中。

為了調查為什么會這樣，研究人員對雄性神經系統(tǒng)進行了一些修補、基因工程的雌雄同體蠕蟲。這種“大腦交換”足以導致蠕蟲的學習能力明顯下降。

很能說明問題的是，讓雄性蠕蟲將疾病與有毒細菌的氣味聯(lián)系起來，需要的不僅僅是調整它們的神經系統(tǒng)。還需要改變他們消化解剖結構的性別。

“這一發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)使我們假設消化系統(tǒng)和神經系統(tǒng)相互交流——可能使用神經肽，一種附著在神經元上并影響神經元的短蛋白——并且這種交流抑制了蠕蟲的學習能力，”說該研究的主要作者和神經生物學家Sonu Peedikayil-Kurien是魏茨曼科學研究所的博士生。

當男性暴露于有毒細菌時，研究人員注意到大腦中 NPR-5 受體的表達降低。因此，他們創(chuàng)造了完全缺乏這種受體的雄性，在此過程中增強了他們的學習。

當研究人員恢復 NPR-5 表達時，這種認知優(yōu)勢消失了，導致研究人員懷疑這種受體抑制了男性的學習。

雖然學會避免危險通常是適應性的，但雄性也面臨著優(yōu)先考慮繁殖的進化壓力，解釋說奧倫-蘇伊薩，他領導魏茨曼腦科學系的 Oren 實驗室。

“我們在這種情況下發(fā)現(xiàn)的一個重要點是，當我們允許雄性蠕蟲在 [暴露] 期間與雌性蠕蟲交配時，我們看到它們從經驗中學習的能力有所提高，”O(jiān)ren-Suissa說.

“事實上，你可以說我們確定的受體負責男性將優(yōu)先考慮繁殖而不是從經驗中學習這一事實，作為其決策過程的一部分，”她增加.

“我們知道雄性蠕蟲會放棄食物尋找配偶，因此它們生育的沖動有可能克服了其他進化壓力，例如需要避免危險?！?/span>

該研究發(fā)表在自然通訊.

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