昆蟲信息素是用于物種內化學通訊的氣味分子。性信息素在許多昆蟲的交配中起著至關重要的作用。物種特有的氣味會吸引同一物種的雄性和雌性。同時，它們維持物種之間的自然界限。

馬克斯·普朗克化學生態研究所進化神經行為學系的 Nanji Jiang、Bill Hansson 和 Markus Knaden 領導的研究小組此前表明，臭氧水平升高嚴重擾亂了蠅類內部的化學通訊：臭氧破壞了碳-碳雙鍵存在于大多數昆蟲信息素中。因此，雄性果蠅無法再區分雌性和其他雄性，因此會向兩性求愛(空氣污染損害果蠅的成功交配，2024 年 3 月 14 日)。

在他們的新研究中，研究人員調查了臭氧對性信息素的降解是否也會影響不同物種之間的交配界限。 “特別是，我們想知道臭氧水平升高是否會消除物種之間的交配界限，以及可能的雜交會產生什么后果。我們從之前的實驗中知道，臭氧會嚴重擾亂昆蟲的擇偶選擇。我們目前的研究表明，即使臭氧水平略微升高如今，臭氧水平在許多地方的夏季并不罕見，導致蒼蠅更頻繁地與密切相關的物種雜交，這可能會導致昆蟲數量下降，因為由此產生的雜交品種不育，”第一作者 Nanji Jiang 說，總結研究的關鍵信息。

物種間交配發生在臭氧水平升高的情況下

科學家們選擇了果蠅屬的四種物種進行實驗。雖然果蠅 (Drosophila melanogaster)和果蠅 (Drosophila simulans)是遍布世界各地的世界性物種，但它們的近親果蠅(Drosophila sechellia)和果蠅 (Drosophila mauritiana) 是島嶼特有的，正如它們的名字所示，分別僅在塞舌爾和毛里求斯發現。所有四個物種都使用非常相似的信息素，但以物種特定的方式混合它們。因此，研究團隊能夠測量暴露于臭氧后信息素混合物的數量變化至關重要。

在交配實驗中，果蠅暴露在臭氧濃度下兩個小時，臭氧濃度通常是在我們城市特別炎熱的日子里測量的。科學家們讓準備交配的雌性有機會在同一物種的雄性和不同物種的雄性之間進行選擇。幾個小時后，他們將雌性與雄性分開并讓它們產卵。為了確定雌性是否與自己物種或其他物種的雄性交配，研究人員分析了雄性后代的性器官，因為可以根據形態來區分物種和雜交種。這些測試的結果表明，在臭氧的影響下，雜交發生得更頻繁，而當果蠅之前僅暴露在環境空氣中時，很少發現雜交。

果蠅不僅依靠化學信號來交配，還依靠通過振動翅膀發出特定物種的歌曲。許多物種還使用視覺信號來吸引交配伙伴。盡管有這些額外的“幫助”，臭氧水平升高似乎阻止了研究中的一些雌性果蠅區分同種和其他物種的雄性。 “雖然我們預計臭氧對信息素通訊的破壞會導致雜交種的數量略有增加，但我們驚訝地發現，盡管有其他可能的聲音或視覺線索，一些雌性完全無法區分同種動物和其他物種的雄性， ”進化神經行為學系主任比爾·漢森說。

雜交種：進化論的死胡同

果蠅中的雄性雜交體通常是不育的，或者至少比非雜交體的生育能力差。因此，雄性雜交后代對于果蠅來說是一種浪費，并且可能導致種群滅絕。與雄性雜交種不同，雌性雜交種通常具有生育能力，在本研究中，在某些情況下甚至更受雄性青睞。因此，雌性雜種可能是持續基因流的來源，從長遠來看，這可能導致雜種物種的出現。

“果蠅屬包含超過 1500 個物種，已知超過 100 個密切相關的物種對有可能雜交。因此，污染物誘導的某些物種對的雜交不太可能導致雜交物種形成，”說馬庫斯·克納登(Markus Knaden)正在評估這種雜交物種的成功機會。