NB最新封面文章：性与死亡，对“自杀式交配”行为进行科学探索

来源：神经科学通报

性在绝大多数动物中是以繁殖为目的，意味着生的希望。性与死亡在通常意义上意味着生与死，是生命的一种交替和平衡。然而，在自然界的某些动物当中，性带来的却是死亡，因为它们一生中可能有且仅有一个交配时期，会在经历了大量的交配之后死去。

《美国国家科学院院刊》在2013年报告了一种叫做褐袋鼩的哺乳动物奇特的交配行为。在发情期它们的交配行为十分活跃，两个星期的发情期会频繁交配，有时这个行为会持续14个小时。这种高强度的交配行为最终会导致雄性褐袋鼩皮毛脱落、皮肤感染溃烂、内出血甚至死亡，所谓“精尽鼩亡”。这种繁殖方式虽然显得有些极端，但是也由于显著提高自身繁殖力而被自然选择保留了下来。与此不同的是，其他大多数动物采用的是较为温和的交配方式与繁殖策略，因此并不会导致生命的终止。两种繁殖策略，一种死而向生，一种生生不息。这种不同交配行为的选择，尽管可以从进化的角度上进行理解，但目前为止我们对其背后的神经调控机制知之甚少。

Neuroscience Bulletin在 2020年第12期以封面文章发表了东南大学潘玉峰教授研究组题为“Sex and death: identification of feedback neuromodulation balancing reproduction and survival”的原创研究论文，该文以雄性果蝇的交配行为作为研究模型，对这种“自杀式交配”的行为进行了科学的探索。

以往研究证实，雄性果蝇的求偶与交配行为是一种本能行为，并受一个名叫fruitless (fru)关键基因的调控。野生型雄性果蝇在没有任何社交经历背景的情形下遇见雌性果蝇，可以快速且完整地表现出所有求偶的步骤，并最后与之进行交配。本研究利用转基因果蝇，通过人为调控fru阳性神经元的神经活动以及基因表达，收获了一些有意思的发现。

（1）人为的轻度激活fru阳性神经元会诱导雄性果蝇（即使在没有雌性果蝇的情况下）持续表现求偶行为，直至死亡（图1）；

图1. 人为激活fruitless神经元导致雄性果蝇持续求偶至死

（2）上述雄性果蝇可以进食，但是能量的补充并不能避免其死亡；

（3）上述雄性果蝇在持续求偶过程中兴奋性神经递质乙酰胆碱合成酶的表达减少，抑制性神经递质GABA转运酶以及神经肽F（Neuropeptide, NPF）的表达升高。研究团队推测这三个信号是雄性果蝇过度交配行为对神经系统的反馈信号，作用是用来抑制可能导致死亡的进一步交配。随后的研究结果也证实这个推测，当在上述果蝇中，敲低这些基因的表达，雄性果蝇的生存时间发生了相应的改变（比如，敲低乙酰胆碱合成酶时延长了上述雄性果蝇的生命）。

研究团队进一步发现，当单只野生型雄性果蝇同时面对10只雌性果蝇时，会在5个小时内与平均3-4只雌性果蝇交配，并在每次交配之后显著降低其下一次的求偶行为；而NPF敲低的雄性果蝇平均与6-7只雌性果蝇交配，且在每次交配完成之后并没有出现求偶行为的显著降低（图2）。

图2. 雄性果蝇过度交配的神经反馈调节。A：果蝇交配行为模型，在每一个行为孔中有一只雄性果蝇与十只雌性果蝇。B：对照组果蝇（红色）与神经调质信号敲低的果蝇在5个小时内的交配情况。C：对照组雄性果蝇在每次交配后都会进一步降低其求偶行为，而NPF敲低的雄性果蝇在每次交配后并没有降低其后续求偶行为。D：5个小时内平均交配次数统计。

研究团队认为NPF扮演了一个抑制过度交配的神经信号分子。有趣的是，以往的研究发现NPF是一个“奖赏”分子，其在交配后表达上升。同一个信号分子，既作为交配的“奖赏”信号，又作为抑制过度交配的“刹车”信号，作为桥梁把性与死亡联系了起来，在一定程度上平衡了后代繁衍与自我生存。