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會如何向小朋友介紹你的研究?運動神經元研究職人陳俊安專訪

研之有物│中央研究院_96
・2017/09/29 ・3495字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

科學家如何孕育實驗靈感?不只限於實驗室,也能是馬拉松賽場,甚至是和小朋友的交流中!中研院分子生物所的陳俊安團隊,從發育生物學的角度出發,研究運動神經元發育和退化的過程,期望能協助發展漸凍症的精準醫療。

在陳俊安的實驗室網站引述著 Roger Penrose 這段話,與外太空相比,人類的大腦更加精巧複雜,激發陳俊安渴望了解人體本身的發育生理機制。 圖說設計/林婷嫻、張語辰

生出健康的小孩理所當然?那一定是沒有讀過發育生物學

每一位讀了發育生物學的人,都會覺得要生出一個健康的小孩有多困難。

要發育一個胚胎,每個成長環節都要被精確地調控,自然界演化出一套模式克服外在的干擾,讓胚胎維持在穩定的狀態,才得以發育成功。發育生物學(Developmental biology)就是在了解基因如何調控細胞生長、分化、產生形態,進而使生物體形成組織和器官。

顯微鏡下的小鼠胚胎,發著綠光的線條是中樞神經系統神經元的軸突。 圖片來源/陳俊安提供

為什麼想研究「運動神經元」?

之前在英國劍橋大學讀發育生物學博士時,運用「非洲爪蟾」這種模式動物來尋找胚胎裡有什麼重要的基因會影響胚胎發育,例如胚胎的「中胚層」會分化成肌肉和心臟。

在博士班的第一年,我篩選了兩千多個和中胚層有關的基因,一個一個觀察各個基因在胚胎裡的表現。常常一個人作微注射到三更半夜,因為爪蟾胚胎在第一次分裂後注射基因去大量表現,要等六到八小時才會開始發育中胚層。

有時為了能回家跟太太共進晚餐,又不想耽誤實驗的進度,冬天的時候會把胚胎帶回家放在室外,半夜一兩點起來再將胚胎做甲醛固定。因為冬天天氣較冷,室外溫度跟冰箱一樣,可以直接放室外整夜。

我最後選擇一個還沒有被報導過的基因深入研究其功能,這個基因只會在「運動神經元」表現出來,查了很多文獻後發現沒有人研究過這個基因。我覺得很有趣,就一頭栽下去研究運動神經元、直到現在。

新穎基因在非洲爪饞的胚胎上表現像一個笑臉(左),後續會控制運動神經元的發育(右)。 資料來源:Identification of novel genes affecting mesoderm formation and morphogenesis through an enhanced large scale functional screen in Xenopus。圖說重製:林婷嫻、張語辰

我們每天站立的姿勢、行走運動,都是由「運動神經元」調控。藉由了解運動神經元發育的過程,希望了解一些運動神經元疾病發生的原因。我們實驗室比較專注在受精卵發育成胚胎的過程,例如胚胎裡的運動神經元是怎麼建立,但現在有一半人力進入研究運動神經元退化的疾病。

越了解運動神經元如何發育,就越能知道它如何退化。

陳俊安團隊從小鼠胚胎幹細胞(ES cell)培養的運動神經細胞。在培養皿中沒有肌肉可抓,運動神經元的軸突四處延伸。 圖片來源/陳俊安提供

五年前我從美國回台灣時,因緣際會認識高雄醫學大學副校長──鍾育志醫師(現為交大生科院院長),他也是台灣脊髓肌肉萎縮症(Spinal Muscular Atrophy, 簡稱 SMA )病友協會的理事長。另外,我們現在的實驗室位置,是接續中研院分生李鴻老師的實驗室空間,全世界第一隻脊髓肌肉萎縮症(SMA)模式小鼠,就是在這裡建立。

李鴻老師過世後,台灣這部分的研究就消失了。彷彿冥冥中有一種機緣,讓我來到中研院分生所這裡,正好我也是研究運動神經元,就和鍾醫師討論如何延續這方面的研究,開始了合作模式。像是建立台灣第一個人類的脊髓肌肉萎縮症(SMA)的 iPSC(誘導性多功能幹細胞),並將它們分化成各式不同的運動神經元亞型(subtype),並研究 SMA 為何只有運動神經元會退化,再尋求看看可能有什麼治療的方式。

今年鍾醫師邀請我參加脊髓肌肉萎縮症病友大會,看到這麼多小朋友因為運動神經元的問題,終生得坐輪椅,覺得很震撼,回來就覺得要更努力找到造成運動神經元疾病的原因。很多研究都是在之後會發現……很多東西一開始都沒想到!這是基礎科學研究有趣的地方,跟轉譯醫學之間沒有衝突,不管從哪邊開始,最後都是相通的。

如何找到實驗靈感?

中研院分子生物所經常邀請國際學者來演講,演講完也會和學生、研究員交流。正好有一次一位國際學者和我們實驗室學生聊天,發現學生們除了研究之外,生活有點無聊,只有看電影、看書、看小說。後來我們就利用實驗室群體的壓力(笑),一起挑戰 21 公里半程馬拉松。

2016 年陳俊安團隊參加半程馬拉松,開跑前充滿能量。 圖片來源/陳俊安實驗室

實驗室很多人都沒有跑過馬拉松,成績是一回事,但每個人都跑完了。我們做研究最辛苦的永遠是「最後一哩路」,如果沒有堅持走完,就前功盡棄。藉由這個馬拉松,大家一起堅持、完成的感覺蠻好的。

做實驗時,是什麼感覺?

我以前在中正大學念的是化學系,雖然學習到很多化學知識,但直到在台大生物化學所讀碩士班時,才開始真正在顯微鏡下看到各種化學分子對於生命發育過程的調控,我永遠無法忘記第一次在顯微鏡下看到老鼠精子活動時的震撼。

我熱愛做實驗的過程,這包含所有的實驗,不僅只是實驗室裡的研究。我大女兒出生時,看到那小小的嬰兒,真的很感動。在她出生第一個月,我會透過各種「實驗」來理解她,像是調控吃東西的時間,或是以十二小時為單位開燈關燈、讓房間內白天黑夜的時間變化固定,看看哪種情況下她的表現會最快樂。

我上班開車時也會走不同的路徑,會特別計時比較哪一條路徑最順暢,同一路徑都會走許多次,統計平均值後再尋求最佳途徑。我深信唯有透過科學實驗的精神,才能找出解決問題的最好方式。我喜歡嘗試各種實驗、也不害怕失敗,希望能藉此找到最有趣的研究課題。

會如何向小朋友介紹你的研究?

2016 年中研院舉辦院區開放活動時,我們實驗室第一次嘗試帶著小朋友參觀,當時設計了三個實驗。

第一個是讓小朋友在顯微鏡下觀察自己的頭髮,因為顯微鏡下看到的、和肉眼看到的很不一樣。第二個是將乾冰放在水裡冒泡,並加入會隨著不同酸鹼值變色的化學成分,當乾冰的二氧化碳釋出,水裡的酸鹼值會跟著改變,就會看到乾冰溶液從紅色、變成粉紅色、再變成黃色,如果再加入漂白水就會再變成紫色。

小朋友擠在一起看乾冰釋放二氧化碳,溶液隨著酸鹼值改變而有顏色變化。 圖片來源/陳俊安實驗室

第三個跟我們研究比較相關,是讓小朋友觀察「雞胚」。一般我們吃的是沒有受精的雞蛋,我們跟家禽中心買受精後變成胚胎的蛋,小心把蛋殼剪開可以看到小雞的胚胎,包含心臟的跳動。小朋友可以看到不同期間的胚胎,發育三天、五天、十天,從一開始胚胎很小要用顯微鏡才能看得到,長大到肉眼也看得到。

那時有一個小朋友問說什麼是「受精」,我們就要想一個小朋友會懂的方式來解釋:「就像每個小朋友都是爸爸媽媽受精之後才會有你們,小雞也是一樣,小雞的媽媽要先遇到小雞的爸爸……」。

小朋友們瞪大眼睛,好奇地看著陳俊安實驗室成員手中的小雞胚胎。 圖片來源/陳俊安實驗室

在我們唸書的年代,大部分都在準備考試,沒有很多機會操作實驗。科學相關的課本只是強背,但透過實驗、眼睛親自看到,記都不用記,那個印象就會烙印在心底。當小朋友看過小雞胚胎,將來讀到生物體的發育時,就會有粗淺的印象。讓小朋友在很早的時間點接觸、產生興趣,未來就有機會投入相關領域。

台灣的小朋友大多比較安靜,就看著你弄、發出驚嘆,對實驗室裡很多東西都很有興趣。除了小朋友,爸媽好像也玩得蠻開心(笑)。

希望有更多機會讓小朋友操作實驗,因為在顯微鏡之下,看見就是相信。

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迷幻蘑菇可以治療憂鬱症?
台灣科技媒體中心_96
・2022/04/21 ・1887字 ・閱讀時間約 3 分鐘

研究迷幻蘑菇的醫療人員。圖/envato elements

近年有關使用迷幻藥物(psychodelics)治療精神疾病的研究,在科學文獻上不斷出現,尤以利用裸蓋菇素(又稱賽洛西賓 psilocybin,一種自迷幻蘑菇中萃取出的成分)治療「難治型憂鬱症」 (定義上是患者對兩種不同的抗憂鬱藥均無藥效)最為熱門,除可即刻致效外,更可維持長期藥效。

今(2022)年 4 月 11 日,國際期刊《自然醫學》(Nature medicine)發表最新研究,探討迷幻蘑菇中的裸蓋菇素,對治療憂鬱症的效果。研究人員分析共 59 位難治型憂鬱症(treatment-resistant depression)患者在兩個臨床試驗中的大腦影像資料,發現第二個試驗中,接受迷幻蘑菇中成癮物質「裸蓋菇素」的受試者,持續抗憂鬱的效果比既有抗憂鬱藥物「escitalopram」更好,原因可能是裸蓋菇素提高了腦內功能區域的連結。

「裸蓋菇素」為何能有治療憂鬱症的效果?

圖/giphy

長庚大學生物醫學研究所教授 陳景宗 解讀,本篇論文中,使用了一種特殊的核磁造影(resting-state fMRI)技術,分析兩種不同設計的臨床試驗。結果發現,難治型憂鬱症患者本身,前腦特定腦區的其中一種神經網絡(default mode network,簡稱 DMN)與另外兩種腦部傳遞的網絡(執行網絡,簡稱 EN /警覺網絡,簡稱 SN)的連結發生問題,而裸蓋菇素可以增進 DMN 網絡與 EN、SN 和其他網絡的連結。

這影像結果不只與貝克憂鬱量表(Beck Depression Inventory)在治療前後所呈現的指數吻合,也驗證目前有關憂鬱症患者神經模組網絡的理論,也就是「裸蓋菇素可以藉由重塑憂鬱症患者的神經網絡,而達到治療的效果」。

裸蓋菇素可以重塑憂鬱症患者的神經網絡。示意圖/giphy

對於裸蓋菇素的藥物作用機轉,過去的文獻顯示,裸蓋菇素服用後,會在體內代謝為另一種產物「脫磷酸裸蓋菇素(psilocin)」,而這個產物才是真正發揮抗憂鬱效果的活性藥物,主要會結合在血清素的受體上,藉由活化受體而影響神經活性。上述腦中的 DMN、EN、SN 神經網絡,均富含血清素受體,可能解釋裸蓋菇素在憂鬱症患者神經網路中的分子作用機制。

這個研究結果,還有哪些不確定性?

陳景宗教授 接著指出,過去治療憂鬱症主要的理論依據,是減少特定的腦部血清素受體,以抑制血清素回收的藥物治療;所以,裸蓋菇素的抗憂鬱作用,是透過血清素受體,還是改變了神經可塑性(neural plasticity)尚不清楚,有待往後的研究釐清。

過去的抗憂鬱藥物,功能多是以抑制血清素為主。示意圖/envato elements

臺北醫學大學附設醫院精神科暨睡眠中心主任 李信謙 則認為,研究中所依據的兩項臨床研究,樣本數不多,較屬於前導性研究。且第二項發表於 2021 年,與目前通用抗憂鬱藥作比對之研究,裸蓋菇素之抗憂鬱療效並未見顯著差異。

所以,雖然裸蓋菇素在治療機轉上可能開了一扇希望之窗,但長期使用的效果與可能的副作用,甚至因為其成癮物質的屬性,是否會引起更大的問題,仍待嚴謹與較大規模的研究證實。

「成癮藥物」作為「醫療藥物」?

陳景宗教授 表示,自 60 年代的「三環類抗憂鬱藥」和「單胺氧化酶抑制劑」開發以來,憂鬱症的藥物治療一直有不斷的新藥推陳出新,像是 80 年代上市的百憂解(Prozac)和近期的 K 他命 Esketamine 鼻噴劑。這些新藥除了提供治療上多元的選擇外,我們也可藉由了解藥物作用的目標,而翻新憂鬱症的理論依據。

迷幻蘑菇和 K 他命都是管制藥物,在我國分屬二級和三級管制藥品,不當使用會有成癮性的問題;例如美國有些醫師認可大麻可用於治療癲癇和止痛,但大麻是否能合法用於醫療,仍有很大爭議。不過另一方面,成癮藥物成分若有利於疾病治療,只要管制得宜,仍然值得開發。過去成功研發的例子,就包含利用嗎啡治療疼痛,和利用古柯鹼應用在局部麻醉藥等。

成癮藥物在醫療上的開發,需要開放但謹慎的態度。圖/envato elements

因此,期待裸蓋菇素能在各類型憂鬱症上顯現良好的治療效果,並能藉此完成憂鬱症病變的神經網絡拼圖。

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杏仁核:現在不可以色色!——《別讓大腦不開心》
馬可孛羅_96
・2022/01/29 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

  • 作者/迪恩.柏奈特 Dean Burnett
  • 譯者/鄧子衿

今天晚上不行,我頭痛。

許多人在某些地方和場合下有性興奮卻無意享受性愛。我曾經聽過許多在必要的密切醫學檢驗時,身體出現性興奮的尷尬故事。有不少男性曾說坐在巴士上時,出現了無用又讓人困擾的勃起。

這些狀況中,許多原因是一些和性興奮相關的部位受到刺激,產生反射性反應,也就是說與腦無關,而是由性器官和脊椎間的基本神經連結處理的。巴士產生的震動,可能刺激了這些反射性興奮系統,把那些震動感當成是伴侶對自己刻意的親密觸摸,而非大型交通工具內燃機運作時無可避免的結果。

杏仁體可能會評估這時的狀況,然後決定興奮並不恰當,但對於這件事,並不只是杏仁體有發言權,有時其他已介入的刺激興奮生理機制獲勝了,杏仁體戰敗退場,像孤獨的水手要奮力讓郵輪轉向,避免撞上因尷尬構成的冰山。

(已經撞到尷尬冰山了。)圖/envato elements

這樣的狀況讓我們清楚地警覺,性興奮和性慾並不是同一件事。兩者通常能夠獨立出現。但想了解兩者間的差異,最好先了解在神經層次上性慾的運作方式。

性慾主要由腦部的顳葉處理,這很合理(至少對神經科學家來說),因為邊緣系統有很多就在顳葉中,特別是杏仁體和海馬迴。邊緣系統是一個複雜的網絡,能讓情緒和本能影響理性與思考,或是讓理性與思考影響情緒和本能。對於性慾而言,是基本的動物驅力決定了我們的思考和行動方式,在此過程中,邊緣系統顯然居於樞紐地位。

在產生興奮或慾望時,杏仁體和海馬迴都會非常活躍。我們知道杏仁體在處理情緒,會同時決定現階段的興奮是否恰當。海馬迴則是處理基因的中心,這時海馬迴的活躍能夠解釋我們在性愛狀態時為何會湧現許多讓人興奮的記憶,或是性愛相關的記憶會鮮明且強烈,因為這些有助於讓興奮變得強烈,時間持續並增加,同時確保之前有用的經驗能在心中重現。

性慾來臨時,海馬迴會負責湧現許多讓人興奮的記憶。圖/envato elements

性慾也會由視丘引發,該部位亦屬於邊緣系統,像是腦部的中央車站,能夠把資訊傳送得又遠又強。這些部位的活躍都意謂著腦部「有那種感覺了」。

但是光有情緒和感覺還不夠。杏仁核與相關的區域結合而成的網絡,對於動機而言也很重要,其中一個特別重要的區域是前扣帶皮質(anterior cingulate cortex),該區域連接了負責注意力引導、思索事物、情緒調節和其他功能的部位,讓我們去追求並享受人與人之間的互動,同時對某一個特殊性愛狀況中情緒與動機產生重要影響。真的很難想像有其他比這樣更強調「人與人之間的連結」了!

這些狀況都顯示了性興奮和性慾雖彼此不同,但是經常糾纏在一起。幸好許多相關的腦中系統是共通的,能夠讓我們同時體驗到性興奮、性慾和相關動機。與此同時,也能夠為系統煞車,讓我們不會整個小時都處於色慾不受控的興奮狀態。

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「精液求精」的果蠅!情慾交流後擇偶變得更挑剔?
寒波_96
・2021/09/18 ・4154字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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繁衍後代是生物的大事。動物在兩性生殖行為中,耗費資源比較少的那邊(通常是男方),一般沒那麼在意對象,更重視多多嘗試,啊嘶~;耗費資源更多的那邊付出較多(通常是女方),會更加謹慎擇偶。

然而,謹慎過頭也有風險,等呀等呀等呀,萬一一直等不到夠好的對象怎麼辦!?

等到花兒都謝了⋯⋯圖/GIPHY

一項新發表的研究報告指出,女果蠅有一套巧妙的調節方式,會在交配以後改變行為,從來者不挑變得挑剔,藉此平衡兩種擇偶策略的風險,甚至調和兩性利益的衝突。

交配不一定受精,「精液求精」的果蠅

果蠅有好幾千種,這兒說的是最常見,會在垃圾桶出沒的「黃果蠅(Drosophila melanogaster)」,也是研究眾多,廣泛使用的模式動物。

打字的時候,「精益求精」很容易打錯成「精液求精」,不過這用在果蠅身上卻是正確的。果蠅在情慾交流時,由男生求偶,女生同意才能進行。交配後女生不需要馬上受精,可以將精子先存起來,再找對象交配,追求更精英的精液。

理論上,由於不用立刻受精,可以精液求精,所以女果蠅能透過切換擇偶策略,解決「求有又要求好」的矛盾。當果蠅還是處女的時候,她們不挑對象,碰到男生就接受,先搜集精子;之後再提高標準,遇見更優質的男生才答應再度交配,獲得更棒棒的精子。

理論未必符合現實,不過新論文透過一系列實驗證實,理論的預測是正確的。

對女果蠅而言,交配只是增加一個機會,不一定要受精。圖/Why fruit fly sperm are giant

有性經驗之後,擇偶變得更挑

黃果蠅有好幾款品系,這項研究用的女生是 Canto-S,男生選用來自非洲西部的 Tai,以及荷蘭的 Netherland(簡稱 NL)。實驗發現,處女果蠅選擇兩者的機率差不多,但是再度交配時,她們卻幾乎只會選 Tai。

也就是說,沒有性經驗的女果蠅比較不挑對象,有性經驗後變得更挑。這有兩個可能原因,第一個是:沒有性經驗的處女果蠅還不懂男生優劣,要在交配過有經驗以後,才懂得挑選好對象❤️

處女果蠅不挑男生,Tai 和 NL 獲選的機率差不多;之後卻幾乎只選擇 Tai 男生。圖/參考資料 1

果蠅交配時,隨著精液進入體內的除了精子,還有一些其他物質,如「性胜肽」(sex peptide,簡稱 SP);而女生的性胜肽受器(SP receptor,簡稱 SPR)接收後,會改變某些生理狀態。

比較發現,「沒有性胜肽受器的女果蠅」,再度交配時不會變得更挑剔;而處女果蠅和「缺乏性胜肽的男生」交配後,再度情慾交流時的擇偶標準,仍然跟處女時一樣。

所以,由這些實驗看來,女果蠅交配後擇偶變嚴格這回事,和性經驗無關,光有性經驗不足以改變行為。因此另一個可能才對:女生變得更挑,是神經化學反應所致。

公式化,不浪漫 QQ 💔

處女果蠅更容易被性刺激,交配後不那麼敏感

女果蠅交配以後,受到性胜肽影響,體內的賀爾蒙「青春激素」(juvenile hormone ,簡稱 JH,也翻譯作保幼激素)會增加,有促進卵細胞生成等效果。

模擬青春激素的 methoprene,讓處女果蠅的偏好變得更強。圖/參考資料 1

擇偶行為的改變,跟青春激素有關係嗎?有種叫做 methoprene 的化合物,化學結構和青春激素很像,可以模擬青春激素的作用。研究發現,餵食 methoprene 給沒有性經驗的果蠅,結果她們也變得更挑,證實青春激素會影響擇偶標準。

女生挑男生,必需懂得分辨,女果蠅怎麼分辨男男間的不同?果蠅用體外的訊號分子——費洛蒙來溝通。實驗指出,缺乏嗅覺受器神經元 Orco 的突變果蠅,不會在有性經驗後變得更挑,表示訊息是透過嗅覺相關的神經訊號傳達。

果蠅有很多個嗅覺神經元,分別接受不同外在刺激,接通不同線路。之前知道黃果蠅女生,有 3 個嗅覺受器(olfactory receptor)對男生的費洛蒙會起反應:Or47b、Or67d、Or88a,而實驗得知,其中只有 Or47b 突變後會改變擇偶行為,可見它應為關鍵。

測試 Or47b 神經元被棕櫚油酸刺激的程度,比起處女果蠅,交配後的女生反應更不敏感。圖/參考資料 1

實測不同的化合物後發現,神經元 Or47b 會對棕櫚油酸(palmitoleic acid)起反應,因此棕櫚油酸可以作為費洛蒙的角色。有趣的是,女生情慾交流過後,Or47b 再被棕櫚油酸刺激時,敏感度會下降一半。

也就是說,棕櫚油酸是男生激發女生性慾的一種訊號;而女生交配過後,對棕櫚油酸的敏感度會降低,有力地解釋了為何她們不再那麼容易接受男生。

而 NL 男生不受歡迎的原因也找到惹:他們的棕櫚油酸含量只有 Tai 男生一半;若是人為替 NL 男生外掛棕櫚油酸,他們被非處女果蠅青睞的機率也會上升。

相對來說,如果弱化青春激素的受器功能,交配後的女果蠅也會傾向在處女時不挑的狀態。

先交配再精液求精,兼顧求有以及求好

綜合上述實驗推論,處女果蠅的嗅覺神經元 Or47b 較為敏感,只要男生有棕櫚油酸就會接受。交配以後,青春激素的增加使得 Or47b 不再那麼容易被刺激;所以只有棕櫚油酸較高,性吸引力夠強的男生才會被接受。

大致是這個過程:處女果蠅交配以後,來自男生的性胜肽,讓女生的青春激素變多,影響嗅覺受器,降低性刺激的效果,使得女果蠅改為選擇費洛蒙更多的男生。圖/參考資料 2

演化上,這對女生有利,有效解決「求有或是求好」的矛盾。

求偶時女果蠅掌握主動,又可以儲存精子。比起一開始就精挑細選,更穩當的擇偶策略是,見到男生就先交配,蒐集一批精子,之後再「精液求精」挑選更好的對象,有更好的就用更好的;沒有的話,反正已經確保有精子可用。

擇偶行為的切換,對果蠅整體也有幫助。族群密度高,個體很密集的時候,男孩紙們競爭激烈,可供選擇的對象較多,女生可以慢慢挑,「一定有,就求好」,維持族群品質。

相對地,假如族群蠅口稀疏,沒什麼對象可以選,女孩紙至少先交配一次的設定,也能增加族群延續的機率。

倘若果蠅進入新的地盤,沒什麼同類可以情慾交流,「先求有」也有助於在新環境建立基礎,不容易滅團。

女男調控不同,解決兩性矛盾

論文這番推論聽起來非常合理,但是還有個需要解釋的環節。求有和求好的平衡,既然靠青春激素驅動,那麼我們也不能忽略,其實黃果蠅男生也有青春激素,而且作用和女生相反。

女生青春激素增加的效果是降低性慾,擇偶更謹慎;但男生的青春激素變多之後(一般會隨著年齡上升),效果反而是增強性慾。

由於生殖時付出的成本不同,女生和男生的利益有別。顯而易見,如果青春激素在兩性都促進性慾,對女生是傷害;可若是都抑制性慾,便換成男生不利。

實際觀察到青春激素「促進男生,抑制女生」的作用方式,確實是調和性別衝突(sexual conflict)的辦法。

果蠅有個調控基因表現、造成性別差異的轉錄因子 Fruitless,主要在神經系統作用。其蛋白質在兩性間會形成不同款式,男生版為 FruM,女生版則是 FruF。

男果蠅的青春激素增加後,男生版的 FruM 表現上升,刺激下游的離子通道 pickpocket25 表現(簡稱 ppk25),繼而增加嗅覺受器 Or47b 的敏感度,增加性欲。啊嘶~啊嘶~啊嘶~

女生不同。女果蠅的青春激素增加後,女生版的 FruF 表現同樣會上升,但是離子通道 ppk25 不為所動。這就使得 Or47b 的敏感度下降,達到抑制性慾的效果。啊~嘶~

目前仍不清楚,女生如何控制 Or47b 的敏感度,只能確定與男生的調控方式不一樣。同一個基因、訊號、刺激,在女生與男生的角色有別,便有可能造成兩性衝突,必需被紓解;而常見方式是,生物會透過兩性有別的機制調控。

值得一提的是,不少昆蟲其實都有青春激素,我們也已經知道它在不同情境扮演眾多角色,而這回又新得知一種;同一種化學物質,可以衍生出不同的用法,不侷限於一項功能,正是生命千變萬化的原因之一。

女果蠅擇偶行為的改變,和交配後不需要立刻受精密不可分;那麼,不能延遲受精的動物,又採取什麼手段,兼顧求有與求好的目標呢?這將是有趣的探討方向。

延伸閱讀

參考資料

  1. Kohlmeier, P., Zhang, Y., Gorter, J. A., Su, C. Y., & Billeter, J. C. (2021). Mating increases Drosophila melanogaster females’ choosiness by reducing olfactory sensitivity to a male pheromone. Nature ecology & evolution, 1-9.
  2. Escaping the choosiness trap
  3. Fruit flies lose their virginity lightly – and then become choosy

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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