高科技FFF:冻住正在啪啪啪的果蝇?科学家想干嘛!

作者: 伏维阁主

来源: 果壳

发布日期: 2015-09-24

科学家使用液氮冷冻果蝇交配瞬间,通过3D重建技术研究果蝇的生殖器官内部构造,以了解果蝇排卵、受精和产卵的细节,这项研究有助于理解人类和其他生物的生殖活动。

在刚刚完结的七月新番《没有黄段子的无聊世界》中,为了在信息封锁的世界里揭开“怀孕的秘密”,不破冰果开始了对果蝇交配的观察。此后,果蝇啪啪啪又被教主雪原之青搬上了大礼堂的银幕,借此来给对性一无所知的学生们“开窍”。在这里,“果蝇AV”看起来似乎只是荒诞的搞笑元素,但其实在生物学界,果蝇交配是个严肃的学术问题,潜心观察果蝇啪啪啪的科学家可不在少数。

前段时间,专攻“果蝇性爱”的一组研究者就进行了一个外人看来丧心病狂的实验:他们在雌雄果蝇共度爱河的瞬间用液氮把它们“速冻”,然后用断层扫描和3D重建技术,把它们交配时的生殖器官内部构造做成了3D模型。当然,研究者们这样做,肯定不是因为他们闲得无聊,或者要像FFF团一样消灭情侣。这项研究其实是人类第一次通过直接观察了解了果蝇排卵、受精和产卵的细节。

黑腹果蝇在生物学界是一种倍受欢迎的“模式生物”,在过去几十年中,它不断出现在遗传学、基因调控、神经疾病和认知行为等诸多领域。果蝇生活周期短而且繁殖迅速,可以让研究者在短时间内获得大量样本,同时进行多项实验。巨大的样本数量也让研究结果在统计学上更有说服力。此外,果蝇的生理、遗传特点其实和人类也有不少相似之处。

近些年来,果蝇在生殖研究领域也大显身手。比如科学家发现,果蝇体内的精液蛋白,也同样存在于包括人类在内的几乎所有已经被研究过的生物体内,它们对于这些物种的繁殖来说必不可少。观察果蝇的性生活可不是无聊之举,它能为现实生活中的诸多问题找到新的解决之道。

为了了解这些复杂的生理机制,科学家们就希望能够对果蝇交配前后的生理变化进行细致的观察。但是,想要直接进行观察可不容易。果蝇的体型小巧,但生殖系统的内部结构可丝毫不简单。它由很多不同的功能区域构成,对交配产生反应的时间、方式也各不相同。直接看的话,只能了解到表面信息,而要想深入了解系统中各个部分的反应,用液氮“定格”再3D扫描就是最合适的方法了。

有了观察手段,下面就是设计实验的时间了。研究者依据果蝇的性生活“时间表”,分三个阶段多次用液氮将正在交配的果蝇瞬间冷冻,让它们的身体停留在当时的模样。冷冻之后,研究者会对果蝇进行固定处理,用碘酒染色,再通过断层扫描技术得到多角度的图像。最后他们利用分析软件,对雌性果蝇的生殖系统进行了3D重建,以了解其交配前后和交配过程中的生理变化。

研究者还观察到一些有趣的现象。例如在交配的过程中,雄性果蝇生殖器附近的刺状细毛会和雌性阴道入口处的结构搅和在一起,它们用这样的方式来确保合适的交配姿势。这一切说起来都很轻松,但整个研究项目其实也花费了一年半的时间。研究者需要培育大量果蝇(正常果蝇和有特殊变异的果蝇)用于实验,决定在何时取样最有说服力,最后还得分析不同角度拍摄的大量3D数据。

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