L'alimentazione regola l'attrazione dei feromoni sessuali e il corteggiamento nelle femmine di Drosophila

Scientific Reports volume 5, numero articolo: 13132 (2015) Citare questo articolo

6800 accessi

51 citazioni

9 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Nella Drosophila melanogaster, le risposte comportamentali genere-specifiche al feromone sessuale prodotto dagli uomini cis-vaccenyl acetato (cVA) si basano su circuiti neurali di terzo ordine sessualmente dimorfici. Mostriamo che lo stato nutrizionale nelle mosche femmine modula la percezione del cVA nei neuroni olfattivi di primo ordine. La fame aumenta e l'alimentazione riduce l'attrazione per l'odore del cibo, in entrambi i sessi. L'aggiunta di CVA all'odore del cibo, tuttavia, mantiene l'attrazione nelle femmine nutrite, mentre non ha alcun effetto sui maschi. La sovraregolazione della sensibilità e della reattività comportamentale al cVA nelle femmine nutrite è accompagnata da un forte aumento della ricettività al corteggiamento maschile. L'imaging funzionale del lobo antennale (AL), il centro olfattivo nel cervello degli insetti, mostra che anche l'input olfattivo ai glomeruli DA1 e VM2 è modulato dalla fame. L'abbattimento dei recettori dell'insulina nei neuroni che convergono sul glomerulo DA1 suggerisce che la segnalazione dell'insulina controlla in parte la percezione dei feromoni nell'AL e regola l'attrazione del cVA in base allo stato nutrizionale e alla ricettività sessuale nelle femmine di Drosophila.

"La conservazione degli animali dipende dalla loro capacità di procurarsi il cibo e di riprodursi e per questi scopi pratici conta proprio l'olfatto" (Titus Lucretius Carus, De Rerum Natura).

L’assunzione di cibo è una componente essenziale della riproduzione sessuale negli animali, che di conseguenza necessitano di armonizzare la ricerca del cibo e dei compagni e gli stimoli sensoriali che li codificano. Gli insetti utilizzano i feromoni sessuali per la comunicazione pre-accoppiamento. I feromoni sessuali non vengono percepiti da soli, ma in combinazione con segnali legati all'habitat e al cibo, che ne migliorano l'attività comportamentale1,2. Il circuito neurale alla base dell'integrazione di questi due tipi di segnali chemosensoriali è un bersaglio per la selezione sessuale e naturale e di conseguenza saliente per l'isolamento e la speciazione riproduttiva3,4.

I moscerini della frutta, Drosophila melanogaster, si riuniscono e si accoppiano sui frutti in decomposizione e in fermentazione5,6. Il lievito che cresce sulla frutta costituisce una parte essenziale della dieta degli adulti e delle larve e di conseguenza le mosche sono attratte dai metaboliti della fermentazione7,8,9. Durante l'accoppiamento, i maschi rilasciano il feromone sessuale volatile cis-vaccenil acetato (cVA), che aumenta la ricettività femminile10 e funziona come un feromone di aggregazione, poiché aumenta l'attrazione maschile e femminile per l'odore del cibo11,12. Gli odori emanati dal cibo agiscono anche da soli come afrodisiaci e promuovono il corteggiamento maschile13,14, il che sottolinea ulteriormente l'interconnessione tra i feromoni e la comunicazione degli odori del cibo nella Drosophila.

La ricettività femminile al corteggiamento maschile è regolata dai neuroni del doppio sesso, che rispondono al cVA15. Il corteggiamento maschile, d'altro canto, è in gran parte determinato dal fattore di trascrizione infruttuoso (fru)16,17,18. Le femmine e i maschi percepiscono i segnali olfattivi tramite neuroni olfattivi di primo ordine condivisi, mentre le differenze specifiche di genere nella risposta ai feromoni sessuali15,19,20,21 e all'odore del cibo13 diventano evidenti nei neuroni olfattivi del terzo ordine, alcuni dei quali rispondono ampiamente a entrambi i tipi di odore21. Non è noto, tuttavia, come gli odori alimentari modulino la risposta al feromone.

Gli insetti e altri animali adattano il loro comportamento sessuale in base all'accoppiamento e allo stato nutrizionale; le risposte sensoriali e comportamentali ai segnali sessuali e alimentari sono quindi sotto modulazione coincidente22,23,24,25. La percezione acuta del cVA tramite Or67d (e il glomerulo DA1) migliora la ricettività sessuale femminile in Drosophila10, mentre l'esposizione cronica e la percezione tramite Or65a (DL3) mediano un effetto avversivo del cVA in entrambi i sessi26,27. È interessante notare che il neuropeptide F corto (sNPF), che è regolato dall'insulina in base allo stato nutrizionale e modula l'attrazione del cibo, è fortemente espresso in questi glomeruli DA1 e DL3 sensibili al cVA28,29.