有時候,，冰箱里的水果爛了。一打開冰箱門,，腐爛氣味撲面而來,，令人作嘔。這種厭惡的感覺并非人類特有,，果蠅也有,。研究人員近日在《Cell》雜志上發(fā)表文章，將果蠅中的這種反應歸結為一個名為土臭素（geosmin）的分子,。
果蠅喜歡在醋,、酒、發(fā)酵的水果上生長和產卵,。但是當水果開始腐爛時,，鏈球菌和青霉菌就成為一種有毒的威脅。此外,，這些細菌和霉菌通常產生大量的土臭素,。這種物質我們并不陌生，天空下雨時,，泥土會散發(fā)出一股腥味,，這就是土臭素的氣味。
與所有動物一樣,，果蠅也需要安全的食物,。由于果蠅的主要食物來源是生長在發(fā)酵水果上的酵母，那么分辨安全的酵母和被有害微生物覆蓋的酵母,，就成為果蠅的重要任務,。德國馬克斯-普朗克化學生態(tài)學研究所的進化神經行為學系主任Bill Hansson領導了這一研究。
利用電生理學技術,，研究人員將這一效應定位到觸角神經元,，它們表達嗅覺受體Or56a。這些受體與神經元連接,，覆蓋所有的嗅覺輸入信號,。它們立即制止了誘食信號、攝食行為和產卵,。
這種受體的特異性讓人吃驚,。研究小組檢驗了103種已知的氣味分子，只有土臭素能夠激活它,。此系統(tǒng)意味著神經回路是專為厭惡而設計的,。為了更深入追蹤果蠅大腦中的神經通路，研究小組利用了鈣成像和膜片鉗技術,。他們發(fā)現(xiàn)該通路確實是特異的,，這在神經通路中相當罕見,。
Hansson對此很感興趣，因為單個化合物通常不會有如此深遠的影響,。同時,，研究人員還發(fā)現(xiàn)他們研究的所有果蠅物種都表達Or56a受體，只有一種除外,。不過,，這一特別的物種一直生活在花里面，只有花香,，沒有土臭,。
研究小組還利用一種近期開發(fā)的電腦風洞來吹出陣陣氣味，看果蠅如何應對,。Hansson表示,，這能夠以前所未有的方式來量化果蠅的行為。
Hansson預計,，在其他昆蟲中也能找到類似的厭惡機制,。蚊子、松樹甲蟲,、玉米螟的類似通路有望用于害蟲防治,，但Hansson對那些不是特別感興趣,。相反,，他打算深入探究果蠅的通路，鑒定出能改變果蠅停止振翅等行為的通路,。(生物谷Bioon.com)
DOI:10.1016/j.cell.2012.09.046
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A Conserved Dedicated Olfactory Circuit for Detecting Harmful Microbes in Drosophila
Marcus C. Stensmyr, Hany K.M. Dweck, Abu Farhan, Irene Ibba, Antonia Strutz, Latha Mukunda, Jeanine Linz, Veit Grabe, Kathrin Steck, Sofia Lavista-Llanos, Dieter Wicher, Silke Sachse, Markus Knaden, Paul G. Becher, Yoichi Seki, Bill S. Hansson
Flies, like all animals, need to find suitable and safe food. Because the principal food source for Drosophila melanogaster is yeast growing on fermenting fruit, flies need to distinguish fruit with safe yeast from yeast covered with toxic microbes. We identify a functionally segregated olfactory circuit in flies that is activated exclusively by geosmin. This microbial odorant constitutes an ecologically relevant stimulus that alerts flies to the presence of harmful microbes. Geosmin activates only a single class of sensory neurons expressing the olfactory receptor Or56a. These neurons target the DA2 glomerulus and connect to projection neurons that respond exclusively to geosmin. Activation of DA2 is sufficient and necessary for aversion, overrides input from other olfactory pathways, and inhibits positive chemotaxis, oviposition, and feeding. The geosmin detection system is a conserved feature in the genus Drosophila that provides flies with a sensitive, specific means of identifying unsuitable feeding and breeding sites.
