但不会在生殖器中上升

FOXO对增长和尺寸维护起到了制约作用,UIC生物科学​​副教授,该论文的资深作者Alexander
Shingleton说。当果蝇饥饿时,FOXO的活动会在整个身体上升,但不会在生殖器中上升,因此,它们可以免受营养不良的萎缩影响。

来自东京都立大学的研究人员表明,雌性果蝇Drosophila
suzukii中独特产卵器的环境驱动演变可能引起男性生殖器的共同进化;发现新特征在与相似物种的繁殖期间引起机械不相容,阻碍杂交和分离物种。发现女性生殖器的双重作用引发共同进化和物种形成,这是一种可能适用于许多其他生物的通用途径。

现在,伊利诺伊大学芝加哥分校和芝加哥洛约拉大学的研究人员报告说,在营养不足的时候男性生殖器保留是由于在这种情况下生殖器中的负性生长因子FOXO水平较低,而这种现象与保持繁殖成功直接相关。他们的研究结果发表在生物学快报上。

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以前的研究表明,雌性果蝇不仅喜欢与生殖器较大的雄性交配,而生殖器较小的雄性可能无法与雌性生殖器进行适当的物理相互作用,从而降低了成功繁殖的可能性。一些研究表明,女性也可能拒绝生殖器较小的男性精子。

很明显,产卵器的进化是由于需要在开放的利基中为后代提供更好的生存机会。然而,该团队的发现表明,它所扮演的双重功能,作为交配和产卵的手段,已经引起了生殖器耦合机制的反馈,推动了其他性别生殖器的形状和功能的重大变化,并改变了物种在这个过程中遵循的进化途径。因此,他们的工作提供了生态变化如何推动男性和女性生殖器协同进化的罕见一瞥,这可能是自然界中进化和物种形成的更通用的机制。

Shingleton说:我们的研究结果表明,限制雄性果蝇生殖器中FOXO的数量存在显着的选择压力,作为确保繁殖成功的一种方式,因为女性更喜欢与生殖器较大的雄性交配。

在果蝇suzukii果蝇是一种水果破坏性的害虫。薄而锯状的锯齿状产卵器,雌性的产卵器官,可以穿透成熟果实的坚硬皮肤,不像大多数其他品种的果蝇更喜欢更柔软,腐烂的水果。因此,它们在入侵地区是一个严重的问题,现在包括它们最近被引入的欧洲和美国。但来自东京都立大学的一组研究人员由Assoc。领导。Aya
Takahashi教授看到了一个独特的机会来研究这种生态驱动的进化特征如何影响男性和女性生殖器的共同进化。这项研究将有助于我们了解生殖器官的特定功能如何影响不同生物种类的发育方式。

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研究小组发现,D。suzukii的独特产卵器对后代有益,但需要在男性生殖器方面进行重大改变以适应交配期间的障碍。通过使角质层透明,该团队能够直接确认产卵器的变化导致果蝇交配的位置发生剧烈变化。这包括男性生殖器结构的变化牢牢锁定在产卵结束,而不依赖于parameres,尖峰,它是帮助男性飞在性交时会锁住。他们证实,手术改变以防止参数与雌性生殖器在兄弟姐妹物种中的正确接触导致繁殖成功率显着下降,而D.
suzukii受影响较小。然而,这并没有以某种方式使他们更容易重现。事实上,D。suzukii的男性生殖器采用的新形态使它们与其他果蝇的较短的产卵器不相容。这使得杂交发生更加困难,有效地隔离了D.
suzukii并将它们设置在不同的进化轨道上。

当Shingleton和同事Loyola大学生物系博士后研究员Austin
Dreyer以及该论文的相应作者在营养不良的雄性果蝇生殖器中增加FOXO活性时,生殖器的大小减少了29%。这些雄性与雌性交配的可能性也降低了26%,但是当它们这样做时,它们产生的后代减少了50%。

在大多数动物中,当食物变得稀少时,体型会缩小,但有些部分会受到保护而不会收缩。在没有足够食物的人类中,身体变小,但头部的大小保持不变,暗示了保护最重要大脑的生物机制。

在诸如果蝇之类的节肢动物中,其生命期约为45天,并且繁殖成功是其生命的唯一目的,在不良的营养条件下保留了男性生殖器的大小。当食物供应量低时可以保持其生殖器大小的雄性更容易繁殖,因为对于雌性果蝇来说,大小很重要。

使我们的研究特别重要的是它将基因FOXO表达的变化与推动表达变化的选择性压力,雄性交配成功联系起来。这是极少数能够做到这一点的研究之一。对于任何进化的特征,Shingleton说。

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