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【專家答科學】談場「步步為蠅」的戀愛──臭氧暴露如何干擾果蠅求偶行為?

TNL+ 2023/05/03 ,

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何郁庭

何郁庭

何郁庭

關注科學知識與科普新訊的自由撰稿者。重視取材資訊的真實性,及撰文架構的邏輯性,對於「將知識融入生活脈絡」這件事,具有高度興趣。

我們想讓你知道的是

果蠅的研究乍聽很基礎,與一般大眾的生活有段距離,但正因為累積了大量的基礎知識,當人們對某些現象或行為產生好奇時,才能運用已知的知識,對未知的事物進行測試與驗證。正因為基礎研究和背景知識完善,所以與果蠅相關的延伸研究,遍及各個領域。

2023年3月,一篇《自然通訊》(Nature Communications)的報告中,闡述了有關果蠅求偶行為的最新研究成果,不久後,台灣科技媒體中心的新聞資訊很快地蒐集專家意見,並將資訊編譯為中文,將此科學知識散布至網際網路的各處。

這篇名為〈臭氧暴露干擾果蠅求偶行為〉(Ozone exposure disrupts insect sexual communication)的研究,以黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)及其他九種果蠅,進行暴露臭氧濃度的研究,以檢視不同臭氧濃度中的果蠅,其求偶行為及交配成功率是否會發生改變。結果顯示,暴露在較高濃度(100 ppm)臭氧環境下的雄果蠅,會因為體表的碳氫化合物氧化分解,導致果蠅的求偶時間延長,降低交配成功率。不僅如此,暴露於較高濃度臭氧環境下的雄果蠅,還會增加同性求偶的行為。

為了更進一步了解果蠅行為研究的重要性,還有了解該篇《自然通訊》研究報告的邏輯與操作細節,《關鍵評論網》邀請到國內研究果蠅演化與親緣關係的專家——中央大學生命科學系葉淑丹助理教授,說明果蠅這種模式生物的特性,探討影響果蠅求偶行為的各項因素,以及果蠅研究的延伸利用。

為何使用果蠅做實驗?模式生物的重要性

黑腹果蠅(D. melanogaster)是實驗室研究中,很常見的研究材料,然而全世界的果蠅約有3000個物種,為何科學家大多使用黑腹果蠅,而不使用其他的昆蟲或生物進行研究,有其重要的原因。

身為「模式生物」的果蠅,是世界上被人類研究的最徹底的生物之一,因此黑腹果蠅在科學研究上,已經累積了大量的背景知識,不但有為數眾多的碳氫化合物相關研究,許多實驗的方法也早已規格化。儘管蟑螂、蝴蝶、螢火蟲等無脊椎動物,同樣能進行類似的行為實驗,但由於背景資料比起模式生物仍然有很大的落差,能討論的問題與實驗的細緻程度,跟果蠅相比仍有段差距。

葉老師提到,昆蟲的碳氫化合物如同飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸,也可以區分成飽和與不飽和的碳氫化合物,不同的結構,會影響到它們是否容易被氧化,而前人的研究中,已知碳氫化合物的組成,會影響果蠅的求偶行為。

在《自然通訊》的研究中,研究團隊首先利用臭氧這種容易氧化其他物質的強氧化劑,測試果蠅體表各類碳氫化合物在暴露高濃度臭氧後,碳氫化合物組成的改變。接著,進一步觀測碳氫化合物改變的果蠅,在求偶行為上的改變,將碳氫化合物、求偶行為的關聯串在一起。最後,經由黑腹果蠅以外的其他九種果蠅實驗,證明果蠅體表的碳氫化合物改變時,大多數種類的求偶行為也會發生變化。

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