一种影响择偶偏好的邪修办法:改变肠道菌群

引言:动物挑选配偶时,通常依靠视觉、叫声、气味等信号做出判断。2010年,以色列特拉维夫大学研究团队在美国《国家科学院院刊》发表研究,提出了一个更隐蔽的影响因素:栖息在动物肠道内的微生物。

这项以果蝇为对象的实验发现,肠道细菌改变果蝇择偶偏好的速度远超普遍认知,仅需一代,就能显现出明显的择偶偏好变化。

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一、吃什么,决定果蝇偏好谁

1989年,研究者黛安·多德(Diane Dodd)将同一物种的果蝇分为两组,隔离饲养。

一组饲喂淀粉培养基,另一组饲喂麦芽糖培养基,两组全程无接触。

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连续饲养25代以上后,研究者将两群果蝇放入同一个饲养笼中观察,发现它们的交配选择出现了明显分化:

取食淀粉培养基的果蝇更倾向与同组同伴交配,取食麦芽糖培养基的果蝇也偏好食性一致的个体。

整个实验没有对果蝇的交配行为做任何人为干预食物仅用来维持它们的基本生存。

这种交配偏好是自然形成的,但形成机制当时还无从解释。

二、谜底从肠道里揭晓

直到2010年,谜题迎来了转机。

特拉维夫大学研究团队重做了类似的实验,这次选用的对象是黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)。

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一支果蝇继续饲喂以糖蜜为基础的培养基,另一支转移到淀粉培养基上,两组仍然隔离饲养。

实验结果与多德的发现一致,交配偏好出现得更早

一代之后,糖蜜组的果蝇倾向与糖蜜组的同伴交配,淀粉组的果蝇偏好食性一致的个体。

这种偏好没有随时间消退,至少稳定延续了37代

两组果蝇的基因组完全相同,唯一明显不同的是各自肠道内的细菌群落

研究者据此提出假设:决定交配偏好的,是果蝇体内的微生物。

验证的办法很简单。

研究者给果蝇喂食抗生素,清除其肠道内的共生细菌

抗生素处理后,原本泾渭分明的交配偏好消失了,两组果蝇的交配重新变得随机。

把培养基中原有的细菌重新接种回去,交配偏好随之恢复

清除细菌则偏好消失,恢复细菌则偏好重现,肠道微生物与择偶行为的因果关系由此确立。

三、植物乳杆菌

肠道里栖息的细菌有几十种,哪种在起作用?

研究者对比了两组果蝇的菌群构成,锁定了一种常见的「植物乳杆菌」。

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在取食淀粉的果蝇体内,植物乳杆菌占共生菌总量的约26%;取食糖蜜的果蝇体内,这一比例只有约3%

单菌验证随即展开。

研究者把植物乳杆菌单独接种给菌群被清除的果蝇交配偏好重新出现

这种细菌,足以改写果蝇对伴侣的选择。然而,它是通过什么途径影响择偶的?

众所周知,果蝇依靠表皮蜡层中的烃类物质传递信息,这些物质构成它们的性信息素。

分析显示,两组果蝇体表至少有四种主要烃的含量存在差异。抗生素处理后,这些差异明显缩小。

细菌改变了果蝇散发的化学信号,果蝇便凭这套气味甄别同类。

研究者推测,这正是交配偏好分化的物质基础。

四、哺乳动物身上也有类似效果

果蝇的发现引出一个更大的问题:肠道微生物对择偶的影响,是否也存在于哺乳动物?

2022年,中国曲阜师范大学的一支研究团队在小鼠身上做了类似的实验。

研究者用抗生素处理雌性小鼠小鼠,使其肠道菌群失调,再观察雄性小鼠的选择。

面对两只雌鼠,雄鼠明显更愿意接近未经抗生素处理的对照组雌鼠,而非菌群失调的个体。

这项研究提示,肠道菌群失调可能降低雌鼠对雄鼠的吸引力。

哺乳动物的证据目前仍然有限,样本量小,机制也还不清楚,结论需要谨慎看待。

五、总结一下

回到开篇的问题:动物的择偶偏好,究竟由什么决定?

一系列研究提示,除了基因和神经,肠道微生物也是参与者,它们可以通过改写体表化学信号,间接影响动物对伴侣的选择。宿主与体内的微生物共同构成一个整体,研究者称之为「全基因组」,自然选择作用在这个整体上之上。

至于人类,目前还没有直接证据表明肠道菌群在左右择偶偏好,果蝇的结论不能简单照搬。

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本期参考文献:

[1] Sharon G, Segal D, Ringo JM, Hefetz A, Zilber-Rosenberg I, Rosenberg E. Commensal bacteria play a role in mating preference of Drosophila melanogaster. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107(46):20051-20056.

[2] Dodd DMB. Reproductive isolation as a consequence of adaptive divergence in Drosophila pseudoobscura. Evolution. 1989;43(6):1308-1311.

[3] Yi X, Cha M. Gut Dysbiosis Has the Potential to Reduce the Sexual Attractiveness of Mouse Female. Frontiers in Microbiology. 2022;13:916766.

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