本能行為是人與動物都具備的與生俱來的行為，不需要經過學習獲得，比如吃、睡、逃避天敵等，通常都是生存與繁衍必要的行為，重要性不言而喻。本能行為主要由遺傳控制，是研究基因如何決定行為的重要研究模型。
是否存在決定複雜本能行為的單基因？這一看似荒誕的問題，科學界其實已經争論了幾十年。2001年斯坦福大學的Bruce Baker教授就在Cell上撰寫綜述探讨了這一問題，提出自然界确實存在決定複雜本能行為的單基因（盡管并不普遍），比如fruitless（fru）基因決定果蠅的本能求偶行為[1]。果蠅的本能求偶行為僅存在于一個性别中，即雄性求偶，雌性不求偶；而fru基因正好産生雄性特異的蛋白FruM,缺失FruM的雄蠅不會對雌蠅求偶，而當在雌蠅中改造fru基因使其表達FruM蛋白時，雌蠅也開始表現求偶行為[2, 3]。一個基因，僅在一個性别中表達，開啟性别特異的求偶行為；如果在本沒有該行為的另一性别中表達，也能開啟這一行為，似乎完美。那麼，這個單基因是如何決定一套複雜本能行為的呢？
近日，bet356在线官方网站生科院潘玉峰教授在eLife上發表研究論文“fruitless tunes functional flexibility of courtship circuitry during development”，提出fru并不是求偶行為的開關，而是調控求偶神經環路的“調音師”，通過其表達模式和表達量，決定了求偶行為的模式[4]。
eLife digest（eLife編輯部助評）: how to court a fly
該研究主要有三個發現：第一、fru基因在一段關鍵的發育階段調控求偶神經環路的發育/構建，并直接決定其産生本能的異性求偶行為；第二、fru基因在成年階段對異性求偶行為并不重要，但是可以抑制同性求偶行為的産生；第三、fru基因并不是求偶行為的“開關”，即有和無，而是決定了求偶行為的模式：後天習得性求偶（無fru）、本能異性求偶（正常fru）、本能同性求偶（fru整體表達低）、本能雙性求偶（fru在部分神經元表達低）。
模型圖：A: fru分别在發育階段和成年階段促進異性求偶和抑制同性求偶；B: fru的表達模式和強度決定了求偶模式：同性戀、雙性戀、異性戀等。
這一發現進一步擴展了該實驗室在2014年Cell論文中提出的行為決定的本能獲得與後天獲得的兩套遺傳機制[5]。同時，這些發現對于重新認識單基因如何調控複雜本能行為提供了重要啟示：即便是與生俱來的本能行為，其神經環路都存在重大可塑性；而一個基因如何賦予一套行為神經環路多樣化的功能，将是後續研究的重點。
該研究的第一作者為博士生陳潔，通訊作者為潘玉峰教授及其團隊成員彭瓊琳博士。該項目受到國家優秀青年基金、面上項目等資助。
參考文獻：
1.Baker, B.S., B.J. Taylor, and J.C. Hall, Are Complex Behaviors Specified by Dedicated Regulatory Genes? Reasoning from Drosophila. Cell, 2001. 105(1): p. 13-24.
2.Demir, E. and B.J. Dickson, fruitless splicing specifies male courtship behavior in Drosophila. Cell, 2005. 121(5): p. 785-94.
3.Manoli, D.S., et al., Male-specific fruitless specifies the neural substrates of Drosophila courtship behaviour. Nature, 2005. 436(7049): p. 395-400.
4.Chen, J., et al., fruitless tunes functional flexibility of courtship circuitry during development. Elife, 2021. 10.
5.Pan, Y. and B.S. Baker, Genetic identification and separation of innate and experience-dependent courtship behaviors in Drosophila. Cell, 2014. 156(1-2): p. 236-48.
