鱼类求偶信息素利用大脑的嗅觉路径

2020-07-24 314鱼类

日本里肯脑科学研究所(rikenbrain Science Institute)的研究显示,鱼类求偶信息素利用大脑的嗅觉路径,参与鱼类繁殖的一种分子通过鼻子激活大脑。这种信息素由雌性斑马鱼释放,雄性斑马鱼鼻子上的嗅觉感受器感应。5月30日,在《自然神经科学》杂志上也发现了将这种分子信使转化为求偶行为的神经通路和大脑区域。

研究背景

前列腺素F2α(PGF2α)是雌性鱼类和哺乳动物体内的一种生殖激素,参与排卵和子宫收缩。在鱼类中,它也是一种信息素——一种用来吸引异性的社会和性信号分子——由雌性在尿液中分泌。雄性通常会游向浓度很小的这种分子,但是由吉原吉弘领导的研究人员发现,当PGF2α被添加到它们的鱼缸中时,没有嗅觉的雄性鱼是无动于衷的。

研究内容

PGF2α使雌性和雄性斑马鱼的生殖行为同步,但这是如何发生的尚不清楚。研究人员证实了负责嗅觉的感觉组织是雄性感知PGF2α所必需的,研究人员随后发现,被PGF2α激活的神经元只有纤毛嗅觉神经元。研究小组随后在这些神经元中寻找检测PGF2α的受体。

与预期相反,关键的参与者不是前列腺素受体。分子标记显示PGF2α只与两种特定的嗅觉受体结合。这些嗅觉受体在进化上与前列腺素受体大不相同,在其他鱼类和小鼠中也存在相同或相应的嗅觉受体基因,这表明其他物种可能存在类似的生殖交流机制。

鱼类求偶信息素利用大脑的嗅觉路径

研究人员还发现,鱼类求偶信息素利用大脑的嗅觉路径,通过这些嗅觉感受器,PGF2α激活了一条直接的、专门的神经通路,进入负责诱导雄性鱼求偶行为的大脑区域。有纤毛的嗅感觉神经元将信号发送到大脑嗅球中称为肾小球的特定区域,肾小球又将信号传递到不同的前脑区域。这种“标记线”,即电路只从有限数量的受体传递有关特定刺激的信息,也是味觉的功能。Yoshihara说,像这样的硬连线通路在先天行为中很常见,PGF2α分子与某些嗅觉受体匹配良好,促进了“嗅觉通路”在生殖方面的应用,这可能是进化上的意外。

最后,研究人员测试了雄性鱼对PGF2α的反应,这些雄性鱼缺乏他们所鉴定的一种嗅觉受体的基因。这些鱼在它们的鱼缸里没有被PGF2α吸引,追逐雌鱼的时间更少,产卵也不太成功。因此,嗅觉受体似乎是PGF2α进入雄性鱼大脑的通道。信息素信号与视觉等其他感官协同工作,产生求偶舞蹈,增加鱼类交配的机会。

引用

University of British Columbia. "30 percent of global fish catch is unreported, study finds." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 January 2016. www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160119140023.htm.

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