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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

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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關於作者

寒波

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》。