富含蛋白质的饮食缩短了许多生物体的寿命，但增加了繁殖力。动物主动调整其摄食行为以满足其营养需求。然而，蛋白质消耗动态调节的神经机制尚不清楚。
2024年11月15日，清华大学张伟及中国农业大学刘晨曦共同通讯在 Nature Communications （IF=14.7）在线发表题为 “Mating reconciles fitness and fecundity by switching diet preference in flies” 的研究论文。该研究发现两性果蝇在交配前都表现出对蛋白质食物的偏好，为繁殖做准备。交配后的雌性果蝇对酵母的胃口越来越大，以造福后代，尽管这是以抗逆性和寿命为代价的。相比之下，雄性在交配后会暂时减少对酵母的食欲，这可能会恢复它们的健康。这种两性之间依赖于交配状态的转换是由大脑前脑中标记有白细胞介素的两性二态神经回路介导的。此外，间歇性消耗酵母有利于雄性的寿命和繁殖力，同时在不影响寿命的情况下最大化雌性的繁殖力。![]()
食物在塑造我们的行为和生理方面起着重要的作用，动物根据它们的内部状态做出饮食选择。在各种常量营养素中，蛋白质饮食被认为与肌肉发育、塑造肠道微生物群和参与许多生理活动有关。例如，增加蛋白质摄入量已被证明可以减少果蝇和老鼠的睡眠唤醒，并引发从进食到求爱行为的转变。此外，已经发现蛋白质摄入会影响小鼠的脑部炎症和记忆。蛋白质摄入的影响延伸到动物的衰老和繁殖力等重要方面，引起了研究的广泛关注。这种蛋白质在繁殖和寿命方面表现出截然不同的影响。利用几何框架对昆虫和啮齿动物进行的研究表明，低蛋白饮食与长寿有关。然而，从哺乳动物到昆虫，过多的蛋白质摄入促进了各种物种的生育能力，导致这些特征之间以蛋白质为基础的权衡。动物通过调整蛋白质消耗来平衡繁殖力和适应性之间的权衡的机制仍然知之甚少。![]()
Crz与ALK神经元结合，调节雄性交配后的酵母偏好（图源自Nature Communications ）
果蝇主要从酵母中获取蛋白质。在高酵母饲料中饲养的雌性果蝇表现出增强的性吸引力和更高的繁殖力。为了确保卵子发育所需的充足蛋白质供应，交配会增加雌性果蝇对富含蛋白质的食物的偏好。性肽（SP）与男性精液转移通过spn - sag通路，介导酵母食欲增强。然而，过多的酵母消费，暴露于酵母气味，或氨基酸添加到食物会减少寿命。因此，动物必须调整蛋白质选择以满足它们的需要。尽管对雌性进行了广泛的研究，但交配状态对雄性宏量营养素特异性需求的影响仍不清楚。在这里，作者发现未交配的雄性更喜欢酵母来维持生育能力，而交配减少雄性酵母的摄入量以优先考虑适应性。该研究确定了大脑前部白细胞激肽( ALK )神经元将交配状态传递给酵母偏好性，以性别二态性的方式应用稳态应变的概念。这些两性之间的利益冲突会引发性冲突，并引发进化论的军备竞赛，其中男性努力增强女性的生殖输出，同时制定策略以最小化其成本。此外，作者的研究结果表明，基于交配的规律性，间歇性的酵母消耗对适合度和繁殖力都有积极的影响。这些发现对指导哺乳动物进行更健康的饮食选择具有启示意义。参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54369-w
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