来自马克斯·普朗克化学生态学研究所的一组研究人员，与来自德国哈雷-维滕贝格马丁·路德大学的同事一起，研究了雌性蚕蛾的嗅觉。通过电生理学的方法，他们发现，这种专门用于雄性检测雌性信息素的天线，对雌性蚕排泄物的气味特别敏感。
这种气味的成分被证明是对交配的雌性的一种威慑，可能使它们在产卵时避免争夺自己的后代。负责的感觉神经元位于毛发状的感觉器结构中。
在雄性中，信息素的检测发生在这些长类型的感受器中，而雌性的长感受器神经元检测幼虫粪便的气味。桑树是蚕唯一的寄主植物，而雌蚕蛾的气味则是通过中等长度的感受器的感觉神经元来检测的。
这项研究发表在《英国皇家学会学报B辑:生物科学》上。
对于雌性蚕蛾和雄性蚕蛾来说，世界的气味是不同的
在人类中，男性和女性的嗅觉发育相似，尽管女性的嗅觉神经元略多，因此鼻子略敏感。然而，总的来说，它们闻到的气味是一样的。另一方面，雄蛾和雌蛾生活在一个完全不同的嗅觉世界里。例如，雄性蚕蛾的触角——它们的“鼻子”——专门用来探测雌性的性信息素，而雌性甚至闻不到自己的信息素。
触角上有成千上万的感受器，触角是毛发状的结构，可以分为形态和功能不同的组。雄性最常见的感受器很长，包含两个感觉神经元。一种是专门检测雌蛾的性信息素——蜂蜂素，而另一种是对其他蛾种的信息素成分——蜂蜂素做出反应。虽然蚕蛹对雄性蚕蛾非常有吸引力，但蚕蛹是一种威慑。
“因为雌性蚕蛾不能闻到自己的信息素，所以人们一直认为它们的长感受器也有一种非常特殊的功能，这种功能只存在于雌性身上。交配后，雌性的唯一任务就是找到合适的植物产卵。因此，有人认为雌性的长感受器专门用于探测桑树的诱人气味。我们想要验证这个假设，”领导马克斯普朗克化学生态学研究所进化神经行为学部门一个项目小组的Sonja Bisch-Knaden说。
母蚕蛾的长感受器可识别蚕的粪便
电生理方法，如测量单个感受器的活动(单感受器记录)，对研究结果至关重要。科学家们不仅测试了许多不同的单独气味，还测试了自然气味的混合物，比如桑树叶子、毛毛虫粪便、飞蛾的体味或飞蛾孵化时分泌的一种液体胎粪。
这些气味在蚕蛾的生存环境中起着重要的生态作用。研究小组还能够将嗅觉受体的表达与相应的感觉器类型相匹配。
“我们惊讶地发现，雌性蚕蛾的长感受器中的神经元并没有像预期的那样专门用于检测宿主植物的气味，但长感受器中的两个神经元中的一个对异戊酸和苯甲醛等气味非常敏感。对桑叶气味本身的探测是由中等长度感受器的神经元完成的，”Bisch-Knaden说。
异戊酸和苯甲醛是蚕粪便的气味成分。通过一个简单的y形迷宫测试，一个入口手臂分成两个侧臂，通过一个气味或清洁空气(控制)被引入，研究小组能够在其他不动的雌性中引起表达吸引或厌恶的行为。当比较处女和交配的雌性时，主要的差异变得明显。
研究人员表明，毛虫粪便的气味不会引起处女雌性的特定反应，但对交配的雌性有威慑作用。据推测，粪便的气味可以帮助雌性避开桑树，因为当它们产卵时，桑树上已经满是蚕了。
寻找雄性蚕蛾的信息素
早在1959年，人们就对雌性蚕蛾的信息素进行了化学鉴定，这是有史以来第一个昆虫信息素。到目前为止，科学家们还没能找到与之对应的男性。目前的研究提供了线索，但没有回答男性信息素的问题。
“雌性长感受器中的第二个神经元对(+)-芳樟醇具有高度特异性，这种气味在其他蝴蝶物种中已经被确定为雄性信息素的组成部分。然而，在雄性蚕蛾的体味中没有发现芳樟醇，在行为实验中，(+)-芳樟醇对雌性蚕蛾既没有吸引力也没有排斥作用。
蚕蛾气味感知的特殊特征
在研究雌性蚕蛾气味检测的分子基础时，研究人员注意到嗅觉受体的空间组织的独特性。嗅觉受体有两个家族，一个是进化较早的嗜离子受体(IRs)，它主要检测酸，另一个是气味受体(ORs)，它检测广泛的化学多样性化合物。基于对黑腹果蝇模型的研究，人们一直认为表达IRs或ORs的神经元通常出现在不同类型的感觉器官中，而在长感觉器官中不存在IRs。
然而，在蚕蛾中，用于检测酸的IR共受体和专性OR共受体都存在于位于长感受器的同一神经元中。ir和or的共同表达增加了感觉神经元的化学接受性。两种受体类型检测到的气味被一起处理和传递，这可能有利于明确检测生态重要的气味混合物。
“令人惊讶的是，对昆虫嗅觉的研究不断产生令人惊讶的结果。我们的研究表明，研究不止一个模型是很重要的，”进化神经行为学系主任比尔·汉森说。
研究人员还在雄性蚕蛾的长感受器中发现了这两种受体的共同表达，这就是为什么他们认为酸的检测在雄性中也起着重要的生态作用。进一步的调查将澄清这一点。
