这篇文章(Zhang JX, Zhao CH, Rao XP, Wang DW, Liu XH, Qin XW, Zhang ZB (2007) Gender and individual information coded by insect pheromone analogs in the preputial glands in male brandt’s voles Lasiopodomys branditi. Acta Zoologica Sinica 53(4): 616–624.) 系统地揭示了一个现象:在一种哺乳动物(布氏田鼠)的气味腺体分泌物中,存在着大量、多样且功能显著的昆虫信息素类似物,其规模和多样性远超以往任何在哺乳动物中的发现。
“90年代从大象粪便中发现的一个成份”是指1996年Rasmussen等人在Nature上发表的著名研究,他们发现非洲雌象的发情信号中包含了与雌性舞毒蛾信息素完全相同的成分 (Z)-7-dodecen-1-yl acetate (Z7-12:Ac)。这一发现当时震惊了学界,是化学信号跨物种趋同进化(convergent evolution)的一个经典例证。 而本文关于布氏田鼠的研究,将这一现象提升到了一个全新的维度:
对比维度 | 大象中的发现 (Rasmussen et al., 1996) | 布氏田鼠本研究 (Zhang et al., 2007) |
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物种数量 | 1种昆虫信息素成分 | 27种昆虫信息素成分 |
化学多样性 | 单一化合物(一种乙酸酯) | 多种化合物类型(饱和与不饱和的乙酸酯、丁酸酯、己酸酯、法尼酯等) |
功能验证 | 对雄性大象有吸引作用 | 对雌鼠有剂量依赖性的双向行为效应(低浓度吸引,高浓度驱避) |
调控机制 | - | 证明其中10种主要成分受雄激素调控(阉割后含量显著下降) |
信息内涵 | 可能仅编码“雌性发情”状态 | 可能同时编码性别、个体身份、甚至社会状态等多种信息 |
进化意义 | 一个惊人的、孤立的趋同进化案例 | 揭示了一种广泛、系统性的生化趋同,表明哺乳动物可能普遍利用了一套古老的化学语言库 |
结论:这项研究的意义在于:
从“个例”到“系统”:它不再是一个孤立的巧合,而是表明哺乳动物可能普遍拥有利用这些“昆虫”信息素化合物作为化学信号的能力,只是我们之前没有进行如此系统的分析。
从“单一功能”到“复杂编码”:布氏田鼠利用这套复杂的混合物进行精细的化学通讯,实现了剂量依赖的行为调节和个体识别,其复杂程度远超之前认知。
揭示了进化上的深刻联系:它强有力地支持了“化学信号趋同进化”的假说。尽管昆虫和哺乳动物在进化树上相距甚远,但它们可能独立演化出了利用相同或类似化合物来传递关键生存和繁殖信息的策略。这表明这些特定的分子结构在传递特定信息方面具有某种内在的“最优性”。
这篇论文极大地拓宽了我们对哺乳动物化学通讯的理解,并提示我们,许多哺乳动物的“气味”背后,可能隐藏着一个由昆虫信息素类似物构成的、古老而复杂的化学语言世界。
(肛门上方白色组织为阴茎两侧的一对包皮腺-特化的气味腺)
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