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促進情慾流動的果蠅費洛蒙,竟然也能讓人類有反應!?──2018搞笑諾貝爾生物學獎

寒波_96
・2018/09/21 ・3461字 ・閱讀時間約 7 分鐘

難道我不是

你一樣的蠅嗎?

你不也是

我一樣的人嗎?

──威廉.布萊克《蠅》

第 28 次第一屆搞笑諾貝爾獎生物學獎得主。(示意圖,本圖非當事果蠅……其實它也不是果蠅啦)。圖/Mykl Roventine @flickr

黃果蠅女生特製費洛蒙,讓彼此為愛鼓掌

每年都是新的開始,2018 年也不例外。今年「第 28 次第一屆搞笑諾貝爾獎」一共頒發 10 個獎項,其中生物學獎的得獎理由是「品酒專家可以清楚分辨出一杯酒中,一隻果蠅的氣味」,這謎樣的描述讓人看不出得獎的是品酒師還是果蠅……

什麼!得獎的不是品酒師也不是果蠅,是 8 位科學家!?[1]

這 8 位科學家之所以能拿下搞笑諾貝爾獎,靠的是「The Scent of the Fly」這篇論文。說實話,光看論文內容還真的有點意義不明,不知道他們是吸了什麼才會設計這個實驗(大概不是吸貓?)。

不過研究結果倒是很明確:人類可以分辨出一種果蠅分泌的費洛蒙是否存在。[2]

這裡的「果蠅」可不是隨便的果蠅,而是垃圾桶、實驗室隨便都有的黃果蠅 (Drosophila melanogaster)。它是經典的模式生物之一,我們看到的果蠅研究若是沒有特別解釋,大概超過 87% 的研究對象都是黃果蠅。這就像是「研究嚙齒類與靈長類的異同」,意思往往等於「比較小鼠與人類的異同」,「研究果蠅」的言下之意通常是「研究的是黃果蠅」。

果蠅不會講話,溝通要靠費洛蒙。不過,不同物種、不同性別、不同族群的果蠅,配備的費洛蒙常常不太一樣,就像不同地方的人講不同語言那樣。黃果蠅會合成一種微量的費洛蒙「Z4-11Al」,它的化學分子不大,所以可以揮發;雖然只有女生會製造 Z4-11Al,但是黃果蠅不論女男,接觸到都會起反應,效果是「刺激性慾」,讓它們啪啪啪發出愛的掌聲。

發出愛的掌聲(羞)。圖/取自<Why fruit fly sperm are giant>

人類也能偵測果蠅性愛費洛蒙!?

實驗結果顯示人類和黃果蠅一樣,不論女男皆能分辨出 Z4-11Al 存在,而且能力不遜於果蠅:一杯酒中只要有 1 ng,換算濃度是 0.03 nmol/L 就可以偵測出來。一位女果蠅平均一小時可以分泌 2.4 ng;所以只要給一位女果蠅 27 分鐘,或是半位女果蠅(?)一個小時,她們製造的 Z4-11Al 量就足以被品酒師偵測到啦!

對惹,拿來做實驗的酒裡當然沒有果蠅!研究者讓果蠅在酒杯中留下氣味後就放生,可能是我見過最仁慈的果蠅實驗惹。

搞笑諾貝爾獎沒提的是,人類不但能分辨這種費洛蒙,甚至還比其他種果蠅厲害!黃果蠅的近親「擬黃果蠅」(Drosophila simulans) 就對這個費洛蒙沒什麼反應,分辨能力竟然還不如人類靈敏。各位直立大猿 Homo sapiens 們別妄自菲薄,你們的感官是很敏銳的!

果蠅特地分泌來促進性慾的費洛蒙,為什麼也會被人類偵測到?答案目前仍不得而知,論文作者們也沒有比較好的解答,暫時只能歸因於結構的交錯、命運的巧合。

有意思的是,Z4-11Al 這種化學分子不只黃果蠅 ,兔子屁股的腺體也會分泌。不過這是否意謂兔兔和果蠅間也能有某種交流,目前也不得而知。莫非這就是傳說中的寵物溝通師嗎?(誤)

不知道這個兔兔會不會分泌 Z4-11Al。圖/取自 Beatrix Potter – The Gutenberg Project, 公有領域, wikimedia

飛行的情慾,揮發性費洛蒙

話說回來,讓人類分辨果蠅的費洛蒙,也許看上去很搞笑,不過一開始研究 Z4-11Al 的目的無疑非常認真,對這領域有點接觸的捧油,或許早已由關鍵字猜到玄機:物種與性別間都有差異!天啊,是演化研究的寶貝題材呢!!!

如前所述,費洛蒙是果蠅的語言,一如人類靠著花言巧語來促進情慾流動,果蠅則憑藉費洛蒙溝通。果蠅的費洛蒙早經過多年研究,黃果蠅更是從上到下、從裡到外被摸得相當透徹(自以為)。可是科學家們一直到 2017 年才知道,之前的研究竟然遺漏了好幾種費洛蒙(囧)。[3]

為什麼會遺漏呢?這是因為化學分子千變萬化,而每種偵測方法都有適合的範圍。果蠅的費洛蒙主要是碳鏈分子加工品,之前的方法適合辨識較為長鏈、超過 16 個碳的目標;這類費洛蒙由於骨架大,體重胖,通常不能揮發,屬於接觸型作用的費洛蒙。但是 2017 年的論文希望尋找揮發性、不需接觸,遠距離就能作用的費洛蒙。

黃果蠅 16 種揮發性的醛類產物。圖/取自 ref 3

研究結果嚇死人,居然還真的找到惹!科學家刻意蒐集果蠅周圍氣體,竟然真的能從中抓出一批微量的醛類 (aldehydes),一共有 16 種之多,當中 7 種兩性皆有,其餘 9 種只有女生有。而在女生限定的 9 種費洛蒙中,最大量的正是搞笑諾貝爾獎得主 Z4-11Al。

不管形狀的話,Z4-11Al 總共有 11 碳 1 氧 2 雙鍵 (C11H20O,全名 (Z)-4-undecenal),分子式長這樣:

C−C−C−C−C−C−C=C−C−C−C=O

Z4-11Al 是由更長的分子,斷裂再氧化而形成的,它的原料叫作 7,11-HD,共有 27 碳、2 雙鍵 (C27H52,全名 (Z,Z)-7,11-heptacosadiene),分子式為:

C−C−C−C−C−C−C=C−C−C−C=C−C−C−C−C−C−C−C−C−C−C−C−C−C−C−C

相信各位眼光銳利的大猿都看得出來,7,11-HD 前半段斷掉以後,末端再氧化,就會變成 Z4-11Al 惹。

看不出來,是不會複製貼上尋找「C−C−C−C−C−C−C=C−C−C−C」嗎!(怒)

加上扭動方向的 Z4-11Al 與 7,11-HD,以及另外兩種 7,11-HD 的氧化醛類產物。圖/取自 ref 3

促進同類情慾交流,抑制異種產生性趣

我們已經知道黃果蠅會製造超過 60 種費洛蒙,而且女生和男生的差異很大。7,11-HD 是女生製造最大量的費洛蒙之一,影響也較為明顯。這種骨架很大飛不起來、沒有揮發性的費洛蒙,會促進黃果蠅兩性個體間的情慾交流,卻又會抑制黃果蠅和近親擬黃果蠅發生關係。[4]

7,11-HD 是黃果蠅女生主要的費洛蒙,不過男生也會製造一絲絲 [5]。理論上,7,11-HD 氧化後有 26 種可能的醛類產物,然而目前只偵測到 16 種,其中一種就是 Z4-11Al。

進一步測試發現,黃果蠅是靠著 Or69aB 這個神經元接收 Z4-11Al;可是擬黃果蠅卻對它不為所動。推測理由是因為,Z4-11Al 是 7,11-HD 的衍生物,擬黃果蠅並不會製造 7,11-HD,而沒有 7,11-HD 就沒有 Z4-11Al(以及一系列醛類揮發性分子),沒碰過也就沒有機會發展接收 Z4-11Al 的能力惹。

擬黃果蠅女生、黃果蠅男生,都不像女黃果蠅會製造揮發性的醛類費洛蒙。圖/取自 ref 3

換句話說,黃果蠅兩種費洛蒙 7,11-HD 及其衍生物 Z4-11Al,不但兩性有別,而且在物種間還有差異,是一道強化近親之間生殖隔離的關卡。

更有意思的是,竟然不是所有黃果蠅都能偵測 Z4-11Al。黃果蠅與人類一樣,雖然老家都在非洲,卻移民到世界各地。住在非洲辛巴威的黃果蠅,許多特徵和非洲以外的同類不太一樣,也有一些生殖隔離的狀況產生。實測發現,辛巴威黃果蠅男生,和擬黃果蠅一樣也對 Z4-11Al 沒什麼感覺。

為什麼它們對 Z4-11Al 沒有感覺?可能的原因是,辛巴威黃果蠅女生只會製造少量 7,11-HD,它的功能有其他費洛蒙代替。一如擬黃果蠅,假如沒機會接觸 Z4-11Al,自然也不會有機會發展出偵測能力。由此看來 Z4-11Al 或許也是,阻擋辛巴威與其他地方的黃果蠅,情慾流動的一項因素。

今年搞笑諾貝爾生物學獎,看似搞笑的背後,其實是交織於性愛、分離、跨界與慾望上的經驗之歌呢。

2018 年搞笑諾貝爾獎頒獎典禮:

延伸閱讀:

參考文獻:
  • 1. The 2018 Ig Nobel Prize Winners
  • 2. Becher, P. G., Lebreton, S., Wallin, E. A., Hedenström, E., Borrero, F., Bengtsson, M., … & Witzgall, P. (2018). The scent of the fly. Journal of chemical ecology, 44(5), 431-435.
  • 3. Lebreton, S., Borrero-Echeverry, F., Gonzalez, F., Solum, M., Wallin, E. A., Hedenström, E., … & Walker, W. B. (2017). A Drosophila female pheromone elicits species-specific long-range attraction via an olfactory channel with dual specificity for sex and food. BMC biology, 15(1), 88.
  • 4. Seeholzer, L. F., Seppo, M., Stern, D. L., & Ruta, V. (2018). Evolution of a central neural circuit underlies Drosophila mate preferences. Nature, 559(7715), 564.
  • 5. Yew, J. Y., Dreisewerd, K., Luftmann, H., Müthing, J., Pohlentz, G., & Kravitz, E. A. (2009). A new male sex pheromone and novel cuticular cues for chemical communication in Drosophila. Current Biology, 19(15), 1245-1254.
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
148 篇文章 ・ 338 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。


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呼吸不順免驚!實驗證實:愛愛可以治鼻塞【2021年搞笑諾貝爾—醫學獎】

miss9_96
・2021/09/13 ・1646字 ・閱讀時間約 3 分鐘

鼻塞時,多數人會用鼻腔黏膜收縮噴劑(常見藥名:歐治鼻)來暢通呼吸,But 如果沒有藥呢?為了廣大的需求,德國科學家開始研究,「來一炮」能否也能緩解鼻塞? ( 噢噢噢~ ≧▽≦ ) [1]

高潮後請立刻填問卷,麻煩了~

科學家徵招了 18 對(皆為1男1女)、共 36 名願意獻身的夫妻,進行「性高潮,是否能舒緩鼻塞?」的實驗。平均年齡為 32.9 歲 (26-42),皆為鼻塞患者且未經手術治療。

科學家拿了問卷(十分制自我評量,0 分:用鼻子呼吸毫無阻礙、10 分:完全無法用鼻子呼吸)、便攜式鼻孔通氣測量儀(portable rhinometric device)給受試者回家。要求他們在平時、性行為且兩人同時達到高潮後當下(1分鐘內)、高潮後 30 分鐘、1 小時和 3 小時填寫問卷,並將測量儀插入鼻孔、量測通氣量和呼吸阻力 [註1]。而對照組是鼻腔黏膜收縮噴劑(0.1% xylometazoline),受試者也會在其他時間裡用藥、量測數據。時間點為:平時、使用噴劑後當下、用藥後 30 分鐘、1 小時和 3 小時。

經實驗證實:性交緩解鼻塞,療效長達 1 小時!

數據如圖 1。自評感受方面(實線),相較於日常鼻塞的痛苦,高潮後「立刻」就能感到鼻塞解除、非常暢通!而且改善的幅度上,性行為(淺藍色實線)和使用藥物(深藍色實線)相同、療效長達 1 小時;唯高潮後 3 小時,受試者再次感受鼻子塞住(所以應該再高潮一次)

而客觀數據上(虛線),鼻子的通氣功能在高潮後立刻、顯著的提升,從原始的 480 mL/秒、上揚到 694 mL/s(+214 mL/s),性行為的療效(淺藍色虛線)和藥物(深藍色虛線)相近。且性高潮改善鼻孔呼吸的時間,至少維持 1 小時。唯性行為的效果持續時間僅 1 小時,呼吸能力在高潮後 3 小時、將恢復到日常狀態,而鼻噴劑紓緩至少可維持 3 小時

科學家從結果發現,性交的高潮可以顯著舒緩鼻塞、大幅提升鼻腔呼吸能力!並且在 1 小時內,療效和用藥相似;不論是主觀認知、或客觀數據都有相同的結論。而在療效維持方面,性交高潮在 3 小時後,會回到原始鼻塞的狀態,若使用藥物,暢通的時間較持久。

圖 1:性行為高潮、使用鼻噴劑後,自評和儀器量測鼻孔呼吸能力的變化。圖/參考文獻1

多次高潮能更久嗎?不同姿勢能更暢通嗎?

而他們也發現,性交高潮、提升鼻子呼吸功能的現象,只發生在鼻塞患者身上,若平常就沒有鼻塞困擾的人,性高潮不會改善吸氣的能力(圖 2)。

論文敘及,過往的文獻已發現,運動可以降低鼻腔阻力、改善鼻塞症狀,可能是透過改變交感、副交感神經的活躍度所致。當交感神經活躍,會收縮血管、降低鼻腔黏膜充血程度;而副交感神經活躍,會舒張血管並促進黏液分泌,可能加重鼻塞症狀。因此和運動類似的性交,可能也是透過影響神經來改善鼻塞症狀。有趣的是,運動改善鼻塞的效果,都不到 30 分鐘,但性交高潮卻能維持療效長達 1 小時!顯然性高潮和鼻黏膜的關係,比科學家想得更複雜!

團隊最後也談到了延伸實驗。他們對「不同體位」、「單次或多次高潮」等變因,對改善鼻塞的影響感到興趣,未來希望能持續深入研究。這群德國人在 COVID-19 疫情期間,完成觸動人心、拯救蒼生的研究,不僅刊登在《耳鼻喉期刊 / Ear, Nose & Throat Journal 》上,更榮獲 2021 年搞笑諾貝爾醫學獎(Ig Nobel Prizes)的肯定 [2]。期許他們有更深入的研究,也許在未來,鼻塞症狀的處方簽不再是歐治鼻,而是「來一炮」吧〜 ≧▽≦

圖 2:鼻塞和非鼻塞患者,在性行為高潮後,自評鼻孔呼吸能力的變化。圖/ 參考文獻 1

註解

註 1:剃除無法使用的數據後,有 8 對、16 人的測量儀數據可使用;18 對、36 人的自評問卷數據可使用。

參考文獻

1. Olcay Cem Bulut, MD, Dare Oladokun, MBChB, Burkard M. Lippert, MD, Ralph Hohenberger, MD (2021) Can Sex Improve Nasal Function?—An Exploration of the Link Between Sex and Nasal Function. Ear, Nose & Throat Journal.

2. The 2021 Ig Nobel Prize Winners.

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miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9
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