嗅觉感觉神经元的进化性重编码

气味受体（odorant receptors，Ors）是动物神经系统与其嗅觉环境之间的接口。在昆虫基因组中，Ors 通常是最大的基因家族；其快速的复制与缺失导致不同物种之间存在广泛的拷贝数差异。由于嗅觉感觉神经元（olfactory sensory neurons，OSNs）通常仅表达一种 Or（即所谓的“一受体一神经元规则”），Or 基因层面的这种动态变化引发了关于其细胞调控的根本性问题：新的 Or 重复拷贝如何获得自身特异性的神经元表达？Or-OSN 层面的此类变化被认为是改变嗅觉感知及相关行为的一条重要进化路径，但由于缺乏这类转变的实例，人们一直无法理解其发生机制。我们以高度重复的果蝇 Or 亚家族（Or67a 亚家族）为模型系统，发现了多个 Or67a 重复拷贝获得新的 OSN 表达的平行实例，并重建了其进化历史。在具有两个新生 Or67a 表达型 OSN 群体的物种——铃木氏果蝇（D. suzukii）中开展的功能研究表明，这些神经元中的 Or67a 表达源于既存的 OSN，而这些 OSN 已经丧失了其祖先 Or。由此，这些神经元被重新编码并获得了新的嗅觉身份，进而证明：无需产生发育意义上的新 OSN 谱系，OSN 受体组仍可实现多样化。

嗅觉受体（odorant receptors，Ors）是动物神经系统与其嗅觉环境之间的接口。在昆虫基因组中，Ors通常是最大的基因家族，其快速的基因复制与缺失导致不同物种之间存在广泛的拷贝数差异。由于嗅觉感觉神经元（olfactory sensory neurons，OSNs）通常仅表达一种Or（即所谓的“一受体一神经元规则”），Or基因层面的这种动态变化引发了有关其细胞调控机制的根本性问题：新的Or复制基因如何获得其自身特异性的神经元表达？此类Or-OSN变化被认为是改变嗅觉感知及相关行为的一条关键进化途径，但由于缺乏这类转变的实例，人们一直无法理解其发生机制。我们以高度复制的果蝇Or亚家族（Or67a亚家族）为模型系统，发现了Or67a复制基因获得新的OSN表达的多个平行实例，并重建了其进化历史。在具有两个新生Or67a表达型OSN群体的铃木果蝇（D. suzukii）中开展的功能研究表明，这些Or67a的表达源自既有的OSN，而这些神经元已失去了其祖先Or。因此，这些神经元被重新编码并获得了新的嗅觉身份，从而证明OSN谱系可以在不产生发育上全新的OSN谱系的情况下实现多样化。

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