雄性蠕虫大脑中的一种蛋白质使它们冒着生命危险进行性行为

根据一项新的研究，雄性蛔虫比它们的配偶更不善于从经验中学习，经常达到接受危及生命的风险的地步。

奇怪的是，一旦它们发生性关系，这种缺乏良好判断力的情况似乎就平静下来了，这表明繁殖的冲动主导了雄性蠕虫的大脑，而不是受到伤害的风险。

研究人员将这种现象与蠕虫大脑中的一种特定蛋白质联系起来——这种蛋白质与其他动物中发现的一种蛋白质密切相关。

在蛔虫中，这种蛋白质被称为神经肽受体 NPR-5，它参与觅食和转义响应，似乎通过改变大脑活动来调节男性学习。

这种受体在哺乳动物（包括人类）中具有等效物。我们的神经肽被一种叫做 NPY 的神经肽激活，它是各种行为的关键调节因子，包括学习和记忆。

“在过去的研究中，科学家们发现雌性小鼠的 NPY 水平低于雄性，他们假设这就是为什么它们在应对危险时对压力更敏感的原因，”解释Meital Oren-Suissa，魏茨曼脑科学系 Oren 实验室的负责人。

“尽管人类行为要复杂得多，但我们的研究为理解更复杂生物体中的性别差异奠定了基础。”

研究特点秀丽隐杆线虫，一种广泛用作模式生物的物种。秀丽隐杆线虫有一个朴实无华的神经系统，有几百个神经细胞，它是唯一一个神经元连接在两性中都被完全定位的物种。这些联系在出生时都是相同的，只有在蠕虫成熟后才会因性别而有所不同。

该物种非常适合阐明线虫性别之间的遗传差异，因为个体蠕虫的性别主要由基因决定，而没有激素等复杂因素。

与哺乳动物不同，蛔虫具有两性：雄性和雌雄同体，可以被认为是“自育”雌性，具有创造自己的精子并自行繁殖的能力。

该研究测试了两性从经验中学习的能力。使用闻起来有吸引力的有害细菌秀丽隐杆线虫，作者首先让每个性别都暴露在一种芳香的毒药中。

一旦它们对这种毒素有了经验，蠕虫就可以在有毒细菌或不太开胃但无害的选择之间进行选择。研究发现，暴露的雌雄同体会很快转向危害较小的食物，但大多数暴露的雄性会坚持使用气味更好的细菌，即使这会让他们生病。只有在经过更长时间的训练后，雄性才开始避免有毒食物。

在暴露的雌雄同体蠕虫中，与嗅觉排斥相关的神经元在再次遇到有毒食物时变得更加活跃，但类似的效果并未发生在暴露的雄性中。

为了调查为什么会这样，研究人员对雄性神经系统进行了一些修补、基因工程的雌雄同体蠕虫。这种“大脑交换”足以导致蠕虫的学习能力明显下降。

很能说明问题的是，让雄性蠕虫将疾病与有毒细菌的气味联系起来，需要的不仅仅是调整它们的神经系统。还需要改变他们消化解剖结构的性别。

“这一发现和其他发现使我们假设消化系统和神经系统相互交流——可能使用神经肽，一种附着在神经元上并影响神经元的短蛋白——并且这种交流抑制了蠕虫的学习能力，”说该研究的主要作者和神经生物学家Sonu Peedikayil-Kurien是魏茨曼科学研究所的博士生。

当男性暴露于有毒细菌时，研究人员注意到大脑中 NPR-5 受体的表达降低。因此，他们创造了完全缺乏这种受体的雄性，在此过程中增强了他们的学习。

当研究人员恢复 NPR-5 表达时，这种认知优势消失了，导致研究人员怀疑这种受体抑制了男性的学习。

虽然学会避免危险通常是适应性的，但雄性也面临着优先考虑繁殖的进化压力，解释说奥伦-苏伊萨，他领导魏茨曼脑科学系的 Oren 实验室。

“我们在这种情况下发现的一个重要点是，当我们允许雄性蠕虫在 [暴露] 期间与雌性蠕虫交配时，我们看到它们从经验中学习的能力有所提高，”Oren-Suissa说.

“事实上，你可以说我们确定的受体负责男性将优先考虑繁殖而不是从经验中学习这一事实，作为其决策过程的一部分，”她增加.

“我们知道雄性蠕虫会放弃食物寻找配偶，因此它们生育的冲动有可能克服了其他进化压力，例如需要避免危险。”

该研究发表在自然通讯.

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