Cell | 果蝇的求偶战争：当爱情变成一场声学攻防战

生物探索 · 公众号 · 生物 · 2025-02-16 15:30

正文

引言

在动物王国中，求偶从来不是风花雪月的故事，而是一场关乎基因存续的生存博弈。雄性孔雀开屏、琴鸟鸣唱、萤火虫闪光……这些看似浪漫的表演，实则是进化塑造的精密武器。但你是否想过，当多个竞争者同时登场，这场较量会如何升级？2月13日 《Cell》 的一项突破性研究“ Male-male interactions shape mate selection in Drosophila ”，以黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）为模型，揭开了 雄性互动如何暗中操控雌性择偶的惊人机制 。

传统观点认为，雌性通过比较雄性求偶表演的质量（如歌声频率、舞蹈复杂度）主动选择配偶。但这项研究发现，在真实的群体竞争场景中，雌性竟成了“被动听众”——雄性不仅能通过振动翅膀发出求偶歌声（courtship song），还会突然扇动双翅制造高频噪音（agonistic song），如同在对手的广播频道中插入干扰信号。更令人惊叹的是，它们的大脑进化出“双线程”控制系统： P1a神经元持续驱动求偶行为，而pC1x神经元在感知竞争者后迅速启动攻击程序，让雄性在追逐雌性的同时发动“声波攻击” 。

这项研究不仅颠覆了人们对性选择机制的认知，更揭示了生物竞争中一个隐秘法则：成功不仅取决于自身魅力，更在于能否有效破坏对手的展示。当我们将镜头对准果蝇翅膀振动的微观战场，看到的是一场关乎神经回路、声学欺骗与行为博弈的生存艺术——这或许正是亿万年进化历程中，生命为繁衍而书写的残酷诗篇。

果蝇的求偶仪式：一场声音与策略的较量

在果蝇的世界里，雄性追求雌性的过程堪比一场精心策划的“音乐会”。雄性果蝇（Drosophila melanogaster）会振动单侧翅膀，发出独特的求偶歌声（courtship song），这种由脉冲声（pulse song）和正弦波声（sine song）组成的旋律，是打动雌性的关键。然而，当多个雄性同时追求一只雌性时，竞争会变得异常激烈。最新研究发现，雄性果蝇不仅会“唱歌求爱”，还会用翅膀的特殊动作（wing flicks）干扰对手的歌声，甚至改写雌性的“择偶剧本”。

在单对交配中，90%以上的雄性会在交配前持续振动翅膀发出歌声。

若雄性被剪去翅膀（mute male），雌性仅13.6%的概率接受交配，但播放人工合成的求偶歌声后，这一比例跃升至72%。

雌性的困惑：为何分不清“谁在唱歌”？

在自然环境中，雌性常被多个雄性包围。研究人员通过三蝇实验（两雄一雌）发现，雌性虽依赖歌声选择配偶，却无法区分不同雄性的声源。当两个雄性同时唱歌时，雌性更可能选择离自己较近的个体，甚至偶尔会误选被剪翅的雄性——只要它的竞争对手正在附近高歌。

当雌性同时面对有翅和无翅雄性时，35%的雌性选择了无声的无翅雄性。

若两个雄性都靠近雌性（距离<5毫米），雌性的选择完全随机。

雄性的秘密武器：翅膀的“声波攻击”

面对竞争，雄性果蝇进化出一套精妙的战术：它们会在求偶过程中突然快速扇动双翅（wing flicks），产生一种高频的“攻击性歌声”（agonistic song）。这种动作不仅能驱赶对手，还会制造声学干扰，掩盖竞争对手的求偶歌声，让雌性难以分辨。

攻击性歌声的脉冲间隔（IPI）为76.9±13毫秒，显著长于求偶歌声的34.3±1.06毫秒。

在竞争环境中，攻击性歌声将背景噪音提高2倍，导致雌性听觉神经元（vpoEN）的响应降低40%。

干扰的艺术：雄性如何“屏蔽”对手信号

雌性的听觉系统对特定频率的求偶歌声高度敏感，而攻击性歌声恰好覆盖了这一频段。当两种声音叠加时，雌性接收到的信号变得混乱，仿佛在嘈杂的派对上听不清对话。这种干扰显著延迟了雌性的交配决策——播放竞争环境的录音后，雌性接受无翅雄性的时间延长了3倍。

雌性的听觉通路包含两类神经元： vpoEN（专用于识别求偶歌声）和vpoIN（广谱响应噪音）。攻击性歌声会过度激活vpoIN，抑制vpoEN的信号传递。

当两种歌声同时播放，vpoEN的响应强度降低至单独播放求偶歌声的30%。

大脑的“双线程”：求爱与攻击如何无缝切换

雄性果蝇的大脑拥有两个关键神经节点：P1a神经元负责驱动求偶行为，而pC1x神经元专司攻击。当雄性感知到竞争对手的歌声或信息素（如雄性特有的cis-vaccenyl acetate，cVA）时，pC1x神经元会被激活，使其在追逐雌性的同时发动“声波攻击”。

激活pC1x神经元后，雄性对同类的攻击行为增加5倍，但对雌性的求偶不受影响。

若pC1x神经元被抑制，雄性的攻击行为减少80%，在竞争中失败的概率高达82.8%。

进化的智慧：竞争如何重塑择偶策略

这项研究颠覆了传统的“雌性选择”理论——果蝇的交配结果并非单纯由雌性偏好决定，而是雄性间竞争的产物。通过干扰对手的歌声，雄性实际上剥夺了雌性的“选择权”，迫使雌性接受最近的求爱者。这种策略在进化上高度有效：在野外，食物资源集中的区域常爆发“求偶混战”，而最持久的竞争者往往能笑到最后。

在模拟自然环境的实验中，雄性平均每10秒发动一次攻击性动作，持续至交配前的最后2秒。

攻击行为使对手与雌性的距离瞬间增加3毫米，为己方争取到宝贵的“独处时间”。

从果蝇到人类：竞争策略的普适逻辑

果蝇的“声波战争”揭示了生物竞争中一个深刻原理：成功不仅取决于自身优势，也依赖于削弱对手的影响力。这种策略在人类社会中同样常见——从商业竞争中的信息干扰，到社交场合的注意力争夺。理解果蝇的神经机制，或许能为人工智能、行为经济学甚至冲突管理提供新的灵感。

果蝇的P1a和pC1x神经元展示了大脑如何并行处理复杂任务，这一发现可能启发机器人“多任务控制”算法的设计。

声学干扰机制为通信抗干扰技术提供了仿生学思路，例如在无线网络中优化信号屏蔽策略。

果蝇的微观世界，映照出生命竞争中残酷而精巧的智慧。下一次当你看到果蝇围绕水果盘旋时，或许会想起这场无声的战争——翅膀的每一次振动，不仅是求爱的旋律，更是对抗的号角。科学告诉我们，进化从未停歇，而策略，永远是生存的王道。

参考文献

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00037-6

责编 |探索君

排版|探索君

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