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饶有性趣(3):卿为谁狂

两性生殖的动物需要决定偏好何者。

哪些分子可以控制性偏好这一基本行为决策?这是理解异性恋的必要基础。

最迟从亚里士多德开始,学者们就对性偏好的多样性感兴趣。对人类性取向和多种动物性偏好的观察发现:并非每一个动物都偏好异性,表明性偏好的多样性可能有进化的理由。

已知影响性激素、或嗅觉的分子能影响性偏好。直接或间接调节性激素可以影响包括性偏好在内的性行为,但性激素作用较为广泛,包括影响一些器官和组织的发育,可以间接通过其他分子调节性行为。对于老鼠来说,嗅觉是识别对方性别的关键器官,影响嗅觉也可以影响性行为,这是外周感觉系统对行为的影响。

在脑内更直接影响性偏好行为决策的分子于2011年见于我们实验室刘琰、蒋云爱等在Nature杂志发表的文章。他们发现脑内的5-羟色胺(5-HT)对雄鼠的性偏好很重要:缺乏脑内5-HT的雄鼠对于雌鼠和雄鼠无偏好地同等追求(Liu et al., 2011),提示脑内神经递质5-HT参与控制哺乳动物性偏好的分子。

这一工作自然引出简单的问题:5-HT在雌性老鼠是否参与性偏好?

   2013年,来自北京大学生命科学学院、北大清华生命科学研究中心、北大麦戈文脑研究所和北京生命科学研究所的研究生张莎莎、博士后刘琰和研究员饶毅在PNAS(美国科学院院刊)发表文章报道,5-HT不仅在雌性重要,而且表现更为强烈:一般雌鼠在面临雄鼠和雌鼠时偏好雄鼠,而缺乏5-HT的雌鼠偏好雌鼠。也就是说,雌鼠如果缺乏5-HT,其性偏好不是丧失,而是与一般雌鼠相反。

      这是第一次在实验室通过分子生物学改变基因,在不影响性激素的情况下,导致动物的性偏好反转。

刘琰等(2011)的文章还有两个当时未能完全清晰的问题:1)缺乏5-HT而无性偏好的雄鼠可能是因为不能识别两性的差别,其问题是识别而非行为决策;25-HT缺乏的雄鼠无偏好的表型也不一定是偏好的改变,而是基因突变的雄鼠性趣增加,但原来已经对雌性是最强的追求,性趣增加只表现为对雄鼠的性行为增加,导致表面看起来是同等追求。

张莎莎和刘琰等(2013)的结果表明:1)因为缺乏5-HT的雌鼠偏好雌鼠,而不是无偏好,所以不太可能是识别性别的问题,而是行为决策的问题;2)因为5-HT缺乏的雌鼠表型为对雌性追求多于雄性,所以不太可能是简单的性趣增加,而应该是偏好改变。

雄性动物的性偏好较易检测,因为雄性动作很多,包括骑跨交媾等被录像机清晰地捕捉在案。记录和分析一般雌鼠的性行为不如雄性的那么容易,所以需要更为仔细和严格的检测和分析。张莎莎和刘琰等文章共6幅图、12幅附图,它们所含106幅小图提供数据或检测,对雌性老鼠的性行为进行了多方面比较和分析,有助于理解性偏好的分子机理。

一般雌鼠不骑跨其他动物,但她们会积极地闻其他老鼠,特别是头部和尾部(这是托词,当然不是尾巴而是生殖器部位)。闻尾部很容易理解:那里分泌了刺激嗅觉的、雌雄不同的分子;而闻头部的原因也是一样,老鼠头部有腺体(包括泪腺)分泌雌雄不同的分子,对异性有吸引力。

雌鼠是在自己平时居住的笼子里被检测,因为在自己领地的老鼠行为比较“自在”,被放到他人笼子“做客”的老鼠比较胆小,主动的动作比较少,作为供“主人”选择的靶标。当一只一般雌鼠在自己笼子里遇见外来一只雄鼠和一只雌鼠时,一般雌鼠闻雄鼠的头尾部先于雌鼠、闻雄鼠的次数和每次持续时间多于闻雌鼠。在条件性敲除Lmx1b基因导致脑内含5-HT神经细胞不能形成、或Tph2基因突变导致脑内不能合成5-HT时,突变的雌鼠先闻雌鼠、闻雌鼠次数和时间多于雄鼠。

缺乏5-HT的雌鼠还有更激烈的行为:她常对雌鼠出现骑跨和交媾动作。一般雌鼠极少骑跨其他老鼠,如果偶而出现也是骑跨雄性多于骑跨雌性;但缺乏5-HT的雌鼠出现较多骑跨和交媾动作,且对雌鼠的骑跨和交媾动作多于对雄鼠,故本文标题谓“卿为谁狂”。

5-HT的作用比性激素更为直接,不是通过改变性激素水平间接调节性行为,因为5-HT缺乏与否并不影响性激素水平,而且在严格控制雌激素水平时,5-HT的作用仍然明显。5-HT的作用不是发育的作用,而是在成年脑内直接起作用,因缺乏Tph2而不能合成5-HT的老鼠,如果在成年注射5-HTP而绕过Tph2直接合成5-HT,雌鼠可以恢复到偏好雄性,而且不再雌-雌骑跨。缺乏5-HT的雌鼠本身的雌性性行为并无改变,如果她作为客人放到一个一般雄鼠的笼子里,她与一般雌鼠无异、照样接受雄鼠的性行为。

张莎莎和刘琰等(2013)的文章说明:5-HT控制雌鼠的性偏好。

 

 

饶有兴趣系列:

1)欲解异性恋须知同性恋(http://blog.sciencenet.cn/blog-2237-617113.html

2)失恋之后http://blog.sciencenet.cn/blog-2237-622681.html

3)卿为谁狂http://blog.sciencenet.cn/blog-2237-694625.html

(待续:……

 

进一步阅读

 

Liu Y, Jiang Y, Si Y, Kim J-Y, Chen Z-F, and Rao Y (2011).Molecular regulation of sexual preference revealed by genetic studies of 5-HTin the brain of male mice. Nature 472:95-99.

 

Zhang SS, Liu Y, Rao Y (2013). Serotonin signaling in the brainof adult female mice is required for sexual preference. Proceeding of the National Academy of Sciences USA (http://www.pnas.org/content/early/2013/05/22/1220712110.full.pdf+html?with-ds=yes)



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