现在来看看一个花了100年才解开的基因之谜:科学家们终于发现了为什么携带“黄色”基因的果蝇在爱情中不太幸运。而且，这并不像第一批遗传学家认为的那样，与行为有关。来自哈佛的Jonathan Massey采访了Chris Smith…
乔纳森——20世纪初，在托马斯·亨特·摩根的果蝇实验室里——他是第一批研究果蝇的遗传学家之一——他开始在实验室里收集第一批突变体。他之所以能找到它们是因为它们的身体里有这些色素沉着的畸形。因此，当他把他的果蝇从瓶子里倒进显微镜时，他注意到几千只果蝇中有一只眼睛的颜色不正确，或者身体的颜色不正确。他发现的第一个突变体是一种黄色的苍蝇。于是他把这只黄苍蝇，和其他黄苍蝇一起繁殖，他发现它们繁殖得很好，这就意味着黄色是可遗传的。这就是我们所知的黄色突变蝇。
克里斯-他有没有算出大概有多少基因-是一个基因，对吧，影响了这个?因为这些育种实验与孟德尔在他的豌豆植物中产生的数量相对应，所以我们知道当你有一个影响一个因素的基因时你会在第一代，第二代，等等中得到一定比例的不同特征。
乔纳森:没错。这是个好问题。他当时的本科生阿尔弗雷德·斯图特万特(Alfred Sturtevant)在1915年左右绘制了有史以来第一张基因图谱。Alfred Sturtevant，通过基因杂交，发现基因是在染色体上遗传的染色体是线性的遗传物质。因此，通过基因杂交，就像格雷戈尔·孟德尔对豌豆植物所做的那样，他们发现黄色不仅是一个单基因，而且是一个与X染色体有关的基因，这是遗传自母亲的，就像人类和苍蝇一样。
克里斯:他们是被这些非常罕见的苍蝇所吸引吗?所以这个基因发生了突变，这些突变体出现了，但它们的数量并没有增加，这说明黄蝇有问题。他们对此感兴趣吗?
乔纳森:是的，阿尔弗雷德·斯图特万特兴趣广泛。他想了解遗传学的基础知识，染色体是如何工作的，它们是如何遗传的;但他对物种形成和生物多样性也很感兴趣。他注意到很难饲养这些苍蝇，他想知道为什么。所以他做了一个非常基本的实验:他把黄色突变的雄性果蝇和正常的雌性果蝇放在一个房间里，他注意到，当它们像正常的果蝇一样向雌性果蝇求爱时，它们很少能成功地与雌性果蝇交配。所以他在1919年写了一篇小论文描述了这个结果，直到20世纪50年代才再次被发现。
当人们重新审视这幅作品时，他们得出了什么结论?他们的结论是什么，为什么这些苍蝇没有保持在种群中?
乔纳森:是的，这是一段迷人的历史。玛格丽特·巴斯托克(Margaret Bastock)是20世纪50年代Niko Tinbergen实验室的行为生物学家，她在阿尔弗雷德·斯图特万特(Alfred Sturtevant)的研究之后得出结论，果蝇确实会正常求爱，但它们不会交配，就像斯图特万特描述的那样。她通过一项漂亮的研究，用录音机描述了苍蝇随着时间的变化，得出的结论是，尽管它们像正常的苍蝇一样求爱，但它们的求爱方式没有那么兴奋。
克里斯:当时人们认为这种基因会以某种方式影响动物的神经系统吗?因为色素沉着本质上与其他化学物质联系在一起，这些化学物质也被用作神经化学物质——例如，我在想多巴胺，它是由同样的前体酪氨酸组成的，你可以把它变成一系列不同的东西。它们是否认为颜色是不同神经化学反应的副作用，这就是为什么它们的行为是错误的，这就是为什么它们不经常交配?
乔纳森:所以在20世纪50年代，他们不知道黄色作为一种蛋白质有什么作用，不管你信不信，到2019年，我们仍然不知道黄色蛋白质有什么作用。但直到20世纪80年代和90年代，部分生物化学工作才得以解决，因此，就像你所说的那样，遗传学家得出结论，黄色突变果蝇行为异常的主要原因是它们大脑中的多巴胺水平较低或异常。
克里斯-这是真的吗?你是如何进行测试的?因为很明显你已经看过这个问题并说，好吧，让我们用现代的眼光来看待这个相当古老的问题?
乔纳森:没错。所以在2016年，本科生Diane Chung和我决定合作解决这个问题。和过去30年的遗传学家一样，我也认为问题与多巴胺有关。我们提出这个问题的方法是从苍蝇的大脑中选择性地去除黄色基因，然后问，它们的行为发生了什么变化。我们发现苍蝇的行为完全正常。它们不仅正常求爱，而且正常交配;所以它们的行为不像黄色突变体那样。从这项研究中，我们可以得出结论，它在神经系统之外的功能对行为很重要。
克里斯-那是什么?
乔纳森:我们知道黄色是制造黑色色素或黑色黑色素所必需的。这就是为什么，当你去除黄色的功能时，苍蝇会变成黄色。我们发现，具体来说，黄色的功能是在它们腿上的这些被称为“性梳”的结构中制造黑色色素，这是苍蝇交配能力所必需的。因此，当你从雄性前腿上这些非常微小的结构中去除黄色蛋白质时，雄性就失去了抓住雌性的能力，这就破坏了它们上马并完成交配序列的能力。
克里斯:以前的工人怎么没注意到呢?
乔纳森——直到大约15年前，遗传学家才在果蝇身上开发出能够回答这些针对性问题的工具。他们没有能力去除苍蝇不同组织中黄色基因的功能。另一件对这个项目至关重要的事情是，我们使用了一个高速摄像机，它将交配过程放慢到每秒1000帧，所以你可以看到苍蝇如何移动的所有真正迷人的细节。就在那时，我们决定这可能就是问题所在。我们注意到，尽管它们求爱得很好，但它们试图抓住雌性的最后一个序列似乎被打乱了，这让我们想到了性梳假说。
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