Evolution at multiple processing levels underlies odor-guided behavior in the genus Drosophila

气味 生物 触角叶 进化生物学 嗅觉 生态位 嗅觉系统 感觉系统 黑腹果蝇 利基 系统发育学 嗅球 神经科学 生态学 栖息地 遗传学 基因 中枢神经系统
作者
Ana Depetris-Chauvin,Diego Galagovsky,Ian W. Keesey,Bill S. Hansson,Silke Sachse,Markus Knaden
出处
期刊:Current Biology [Elsevier BV]
卷期号:33 (22): 4771-4785.e7 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.cub.2023.09.039
摘要

Olfaction is a fundamental sense guiding animals to their food. How the olfactory system evolves and influences behavior is still poorly understood. Here, we selected five drosophilid species, including Drosophila melanogaster, inhabiting different ecological niches to compare their olfactory systems at multiple levels. We first identified ecologically relevant natural food odorants from every species and established species-specific odorant preferences. To compare odor coding in sensory neurons, we analyzed the antennal lobe (AL) structure, generated glomerular atlases, and developed GCaMP transgenic lines for all species. Although subsets of glomeruli showed distinct tuning profiles, odorants inducing species-specific preferences were coded generally similarly. Species distantly related or occupying different habitats showed more evident differences in odor coding, and further analysis revealed that changes in olfactory receptor (OR) sequences partially explain these differences. Our results demonstrate that genetic distance in phylogeny and ecological niche occupancy are key determinants in the evolution of ORs, AL structures, odor coding, and behavior. Interestingly, changes in odor coding among species could not be explained by evolutionary changes at a single olfactory processing level but rather are a complex phenomenon based on changes at multiple levels.

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