作者如伊恩Keesey，馬庫斯Knaden和比爾·漢森曾觀察到不同的行為在早期研究中的黑腹飛醋果蠅黑和櫻桃飛醋果蠅suzukii，在中歐較新的有害生物：當(dāng)果蠅更有可能被食物的氣味所吸引，在D. suzukii視覺中也起到了覓食的重要作用。這些行為偏好也反映在各個感覺器官的不同大小中。基于這一觀察結(jié)果，科學(xué)家們假設(shè)視覺和嗅覺的變化是所謂權(quán)衡的結(jié)果。通過這個術(shù)語，生物學(xué)描述了一個特性的有益變化何時與適應(yīng)環(huán)境中的另一個特征的有害變化相關(guān)聯(lián)。在果蠅屬的情況下，這種權(quán)衡似乎發(fā)生在視覺和嗅覺器官的表達(dá)中。

為了測試他們的權(quán)衡假設(shè)，研究人員檢查了眼睛和觸角的形式和功能，以及總共62種果蠅物種的相關(guān)視覺和嗅覺腦結(jié)構(gòu)：“果蠅屬為我們提供了更大的感官表達(dá)變異我們預(yù)計在一個密切相關(guān)的昆蟲群體中。實際上，大眼睛的物種表現(xiàn)出小鼻子或觸角，而具有較大觸角的物種的眼睛比例較小，“主要作者Ian Keesey說。反過來，感覺器官的大小反映了與選擇寄主植物或配偶有關(guān)的偏好。大鼻蠅更容易使用嗅覺提示，而大眼蠅更有可能遵循視覺提示。

“對眼睛和觸角的詳細(xì)分析揭示了視覺和嗅覺之間的整體權(quán)衡：我們發(fā)現(xiàn)主要投資于視覺的物種，視覺和嗅覺大致相同的物種，以及主要依賴于嗅覺的物種但是，所研究的物種都沒有大眼睛和大觸角，“Markus Knaden解釋道。對于他們的分析，研究人員重建了在視覺和嗅覺中發(fā)揮作用的主要感覺腦結(jié)構(gòu)，包括視神經(jīng)和觸角。此外，他們使用高分辨率顯微鏡來仔細(xì)觀察各種蠅類的感覺器官。“動物必須選擇發(fā)育良好的嗅覺系統(tǒng)或視覺的一個原因可能是，在胚胎發(fā)育過程中，感覺器官都來自同一結(jié)構(gòu)，只有有限數(shù)量的細(xì)胞核。資源的競爭決定了兩個感覺器官中哪一個更為明顯，因此發(fā)生在發(fā)展的早期階段，“進化神經(jīng)病學(xué)系主任比爾漢森說。

該研究的一個重要發(fā)現(xiàn)是遺傳特征是相關(guān)的。一種性狀的變化會對機體產(chǎn)生巨大影響。但是，某些屬性不太容易修改，尤其是當(dāng)與另一個屬性連在一起時。“如此精心研究的兩種感官，例如視覺和嗅覺，是相互關(guān)聯(lián)的，這是令人著迷的。我們現(xiàn)在懷疑存在促使昆蟲優(yōu)先考慮眼睛或鼻子的進化壓力，”Ian Keesey說。

通過他們的研究，科學(xué)家們希望在所謂的Eco-Evo-Devo研究中開辟新的途徑。該研究領(lǐng)域基于這樣的假設(shè)：生態(tài)學(xué)(eco)，進化(evo)和發(fā)育生物學(xué)(devo)的概念緊密相關(guān)，對生態(tài)關(guān)系的理解也需要進化和發(fā)展知識，反之亦然。雖然基因組數(shù)據(jù)可用于許多物種，但通常缺乏對其生態(tài)學(xué)的了解。“這些權(quán)衡，特別是在遺傳模型生物體中，為確定生態(tài)和進化如何塑造自然界的機制提供了一條途徑，”Ian Keesey說。

科學(xué)家們還希望鼓勵其他研究小組不要只關(guān)注著名的黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster)，而是要在他們的研究中包含更多的這一屬。本研究的大量數(shù)據(jù)集均可在Max Planck數(shù)據(jù)庫Edmond中獲得，歡迎研究人員將其用于與整個屬的其他果蠅物種進行比較。