用翅膀拍打来干扰对手的情歌：果蝇如何在求爱和攻击之间飞翔

对于果蝇来说，找到合适的伴侣就是唱对了歌。现在，研究表明，雄性苍蝇不仅试图通过给情人唱小夜曲来给她留下深刻印象，而且还不遗余力地淹没竞争对手。通过用高频翅膀拍打来干扰对手的情歌，雄性果蝇增加了赢得雌性的机会

发表在《细胞》杂志上的这项新研究解释了果蝇大脑如何协调求偶和激烈竞争——这一框架最终可以帮助科学家了解人类如何灵活地适应不同的社会环境和互动

研究结果还表明，果蝇的交配决定受到雄性之间相互作用和雌性偏好的高度影响，这在之前对单个雌雄对的研究中没有得到重视

神经生理学和行为实验室负责人Vanessa Ruta说：“事实证明，交配成功不仅仅取决于雄蝇在求偶过程中是否最有力。”

“这也是他能否成功地将求偶和攻击时刻交织在一起，以获得相对于其他雄性的竞争优势。”

姿势跟踪软件和计算工具被用来打破相互作用苍蝇的复杂编排。图片来源：Ruta实验室/洛克菲勒大学捕捉求爱行为

在之前关于果蝇如何交配的大多数研究中，研究人员观察到一只雄性和一只雌性在一起。这让我们了解到雄蝇的歌声是如何让雌蝇接受交配的。但鲁塔和她的同事怀疑这些实验并没有完全反映苍蝇求偶的真实性质

鲁塔说：“在野外，苍蝇在非常复杂的社会环境中选择配偶。很多苍蝇聚集在一块腐烂的水果上，很可能会有很多雄性追逐雌性。”。“在过去，这种相互作用在实验室实验中还没有被捕捉到。”由前洛克菲勒研究生Tom Hindmarsh Sten和Rufei Li领导的Ruta团队——现在都是斯坦福大学的博士后研究员——用两只雄性果蝇争夺一只雌性果蝇进行了实验。他们使用姿势跟踪软件和计算工具来解析这三个人之间复杂的相互作用和反馈

通常情况下，雌性苍蝇不太可能与没有翅膀的雄性苍蝇交配，因为雄性苍蝇是哑巴，不能唱歌。然而，当研究小组将一只无翼雄性和一只有翼雄性与一只雌性放在一起时，雌性有时会与无翼苍蝇交配——通常是在有翼苍蝇唱歌时，它靠近它的时候。实验表明，一只苍蝇的歌声质量并不像仅仅有歌声那么重要

“这表明雌性实际上并不是根据谁的歌声最完美来做出选择的，”李说。“没有翅膀的雄性可以在有翅膀的雄性唱歌的时候偷偷溜进来，而雌性也同样乐于接受。”因此，没有翅膀的雄性可以利用对手的歌声——可以说是真正的有翅膀的男人

阻止竞争

但当两只都能唱歌的有翅膀的雄性在争夺配偶时，研究小组观察到了其他情况。当一只雄性开始在雌性附近唱歌时，另一只雄性会迅速拍打翅膀，产生一种不同于交配歌曲的高频嗡嗡声

通过对雌蝇大脑的研究，以及在播放交配歌曲和翅膀拍打录音时对其行为的观察，研究人员发现翅膀拍打的噪音会干扰雌蝇感知清晰求爱歌曲的能力

求偶歌曲激活了一组已知的促进交配的神经元，而翅膀拍打的噪音激活了阻碍她接受的相反神经元

Hindmarsh-Sten说：“这些振动实际上会干扰雌性苍蝇的听觉系统，使它们无法听到附近的雄性竞争对手。”

这些数据共同挑战了长期以来的假设，即雌性根据雄性的求偶表现做出所有的交配决定。相反，雄性苍蝇会平衡两种行为：向雌性唱求偶歌，让她接受交配，以及在竞争对手试图唱歌时向其扇动翅膀，以破坏他的求偶行为

交配成功是由雄性之间持续的战斗决定的，雌性的选择受到哪只雄性成功击败对手的影响

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社会竞争的神经科学

为了更好地了解雄性是如何协调这些行为的，研究人员记录了雄性唱求偶歌或眨眼时的神经活动

在雄性果蝇中，当果蝇看到一个类似潜在伴侣的小型移动物体时，与求偶相关的神经元被激活。然而，当苍蝇听到另一只雄性的交配歌声时，会引发攻击性的特定神经元被激活

重要的是，求偶和攻击促进神经元可以同时活跃，这解释了雄性如何在求偶和侵略之间快速切换，而不会完全停止任何一种行为

当雄性被基因工程改造，使它们的攻击性神经元沉默时，即使在其他雄性在场的情况下，雄性也停止了翅膀拍打。然而，他们继续追求女性，这表明这两种行为是由独立但相互作用的脑细胞组控制的

研究人员说，类似的大脑机制可能存在于人类身上，在那里我们不断地平衡合作和竞争——不仅是在浪漫的互动中，而且每次我们的行为都适应了我们的社交伙伴

Ruta说：“大脑中发生的让苍蝇塑造这些相反行为的细节可能与其他系统有相似之处。” More information: Tom Hindmarsh Sten et al, Male-male interactions shape mate selection in Drosophila, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.01.008. www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00037-6

Journal information: Cell