您可能沒有花太多時間思考果蠅（Drosophila melanogaster）的子宮。但大多數科學家也沒有，儘管果蠅是研究最徹底的實驗動物之一。現在，加州大學戴維斯分校的生物學家團隊首次深入觀察了果蠅子宮，並發現了一些驚喜，這不僅可能對了解昆蟲繁殖和潛在的害蟲控制產生影響，而且可能對了解果蠅的生育力產生影響。
該作品於 10 月 25 日發表於 美國國家科學院院刊。
一個多世紀以來，果蠅一直是遺傳學家和發育生物學家最喜歡的主題。
「果蠅在許多方面都是一個富有成效的系統，」加州大學戴維斯分校進化與生態學系的博士後研究員雷切爾·塞耶（Rachel Thayer）與傑出教授大衛·貝貢（David Begun ）一起工作。大多數果蠅器官系統都有大量的細胞類型和基因目錄。但女性生殖器官——子宮、女性腺體和精子儲存器官——大多被排除在外。
人類和昆蟲都會進行體內受精，因此女性生殖道必須處理從精子到性傳播病毒的異物。昆蟲與許多其他雌性動物（包括鳥類和爬行動物）一樣，具有可以長期儲存存活精子的器官。
「我們希望確定所有細胞類型及其對這些重要器官的基因使用模式，」塞耶說。
Thayer 和 Begun 與合著者 Elizabeth Polston 和 Jixiang Xu 解剖了約 150 隻果蠅的生殖道。他們能夠將細胞核分離成單獨的液滴，並用一種條碼標記每個細胞的 RNA。透過對 RNA 進行定序，他們能夠識別單一細胞的基因表現譜並將它們分類。
「我們可以識別表達某些基因的細胞類型以及它們來自哪裡，」塞耶說。
此前，還沒有透過遺傳標記鑑定來自果蠅子宮的細胞類型。這項新研究揭示了子宮和相關器官中 20 多種不同的細胞類型。
「對我來說最令人興奮的事情是找到我們之前沒有預測到的細胞類型，」塞耶說。 “這是以前看不見的解剖結構。”
支持精子儲存
研究發現，大約 40% 的「精液蛋白」基因（先前被認為只在雄性果蠅中產生）也在雌性果蠅中表達，尤其是在精子儲存器官中。它們可能是長期支持精子活力的關鍵。
一些精液蛋白質被認為可以以有利於雄性的方式操縱雌性果蠅，例如延遲雌性再次交配。這種性衝突一直是大量研究（主要是理論研究）的目標。
「關於這些性衝突到底發揮多大作用，存在爭議，因為有性生殖仍然必須是協作的，」塞耶說。塞耶說，發現許多這些蛋白質是由雄性和雌性果蠅產生的，這意味著科學家將不得不調整他們對這些想法的看法。
「這並不完全排除分子性衝突的可能性，但它確實限制了這種情況發生的方式，」她說。
雖然人類和昆蟲的繁殖顯然有很大不同，但果蠅可以成為從根本上理解動物繁殖的模型。例如，精液蛋白可能會帶來無需冷凍的培養和儲存人類精子的新方法，這將有利於生育治療。
昆蟲是地球上數量最多的物種，它們授粉並提供其他好處，但也會破壞農作物並傳播疾病。更了解昆蟲繁殖可能會帶來新的控制策略。
塞耶目前正在研究來自世界各地的果蠅分離株，以便更好地了解果蠅如何進化以應對氣候變遷和殺蟲劑等環境壓力。
這項工作得到了美國國立衛生研究院的資助。