Carbon dioxide is produced by many organic processes and is a convenient volatile cue for insects1 that are searching for blood hosts2, flowers3, communal nests4, fruit5 and wildfires6. Although Drosophila melanogaster feed on yeast that produce CO2 and ethanol during fermentation, laboratory experiments7–12 suggest that walking flies avoid CO2. Here we resolve this paradox by showing that both flying and walking Drosophila find CO2 attractive, but only when they are in an active state associated with foraging. Their aversion to CO2 at low-activity levels may be an adaptation to avoid parasites that seek CO2, or to avoid succumbing to respiratory acidosis in the presence of high concentrations of CO2 that exist in nature13,14. In contrast to CO2, flies are attracted to ethanol in all behavioural states, and invest twice the time searching near ethanol compared to CO2. These behavioural differences reflect the fact that ethanol is a unique signature of yeast fermentation, whereas CO2 is generated by many natural processes. Using genetic tools, we determined that the evolutionarily conserved ionotropic co-receptor IR25a is required for CO2 attraction, and that the receptors necessary for CO2 avoidance are not involved in this attraction. Our study lays the foundation for future research to determine the neural circuits that underlie both state- and odorant-dependent decision-making in Drosophila.Drosophila melanogaster are attracted to CO2 when in an active, foraging state but experience aversion to CO2 at low-activity levels, whereas they are attracted to ethanol in all behavioural states.

中文翻译：

---

不同的活动门控途径介导果蝇对二氧化碳的吸引和厌恶

二氧化碳是由许多有机过程产生的，对于寻找血液宿主 2、花朵 3、公共巢穴 4、水果 5 和野火 6 的昆虫来说，二氧化碳是一种方便的挥发性线索。尽管黑腹果蝇以发酵过程中产生 CO2 和乙醇的酵母为食，但实验室实验 7-12 表明，行走的苍蝇会避开 CO2。在这里，我们通过展示飞行和行走的果蝇都发现 CO2 有吸引力来解决这个悖论，但前提是它们处于与觅食相关的活跃状态。它们在低活动水平时对 CO2 的厌恶可能是为了避免寻求 CO2 的寄生虫，或者避免在自然界中存在高浓度 CO2 的情况下死于呼吸性酸中毒 13,14。与二氧化碳相反，苍蝇在所有行为状态下都被乙醇吸引，并且与二氧化碳相比，在乙醇附近搜索的时间是其两倍。这些行为差异反映了这样一个事实，即乙醇是酵母发酵的独特标志，而 CO2 是由许多自然过程产生的。使用遗传工具，我们确定进化上保守的离子型共受体 IR25a 是 CO2 吸引所必需的，并且避免 CO2 所必需的受体不参与这种吸引。我们的研究为未来的研究奠定了基础，以确定果蝇中依赖状态和气味的决策的神经回路。黑腹果蝇在活跃的觅食状态时会被 CO2 吸引，但在低活动时会厌恶 CO2水平，而它们在所有行为状态下都被乙醇所吸引。这些行为差异反映了这样一个事实，即乙醇是酵母发酵的独特特征，而 CO2 是由许多自然过程产生的。使用遗传工具，我们确定进化上保守的离子型共受体 IR25a 是 CO2 吸引所必需的，并且避免 CO2 所必需的受体不参与这种吸引。我们的研究为未来的研究奠定了基础，以确定果蝇中依赖状态和气味的决策的神经回路。黑腹果蝇在活跃的觅食状态时会被 CO2 吸引，但在低活动时会厌恶 CO2水平，而它们在所有行为状态下都被乙醇所吸引。这些行为差异反映了这样一个事实，即乙醇是酵母发酵的独特标志，而 CO2 是由许多自然过程产生的。使用遗传工具，我们确定进化上保守的离子型共受体 IR25a 是 CO2 吸引所必需的，并且避免 CO2 所必需的受体不参与这种吸引。我们的研究为未来的研究奠定了基础，以确定果蝇中依赖状态和气味的决策的神经回路。黑腹果蝇在活跃的觅食状态时会被 CO2 吸引，但在低活动时会厌恶 CO2水平，而它们在所有行为状态下都被乙醇所吸引。使用遗传工具，我们确定进化上保守的离子型共受体 IR25a 是 CO2 吸引所必需的，并且避免 CO2 所必需的受体不参与这种吸引。我们的研究为未来的研究奠定了基础，以确定果蝇中依赖状态和气味的决策的神经回路。黑腹果蝇在活跃的觅食状态时会被 CO2 吸引，但在低活动时会厌恶 CO2水平，而他们在所有行为状态下都被乙醇所吸引。使用遗传工具，我们确定进化上保守的离子型共受体 IR25a 是 CO2 吸引所必需的，并且避免 CO2 所必需的受体不参与这种吸引。我们的研究为未来的研究奠定了基础，以确定果蝇中依赖状态和气味的决策的神经回路。黑腹果蝇在活跃的觅食状态时会被 CO2 吸引，但在低活动时会厌恶 CO2水平，而它们在所有行为状态下都被乙醇所吸引。