科学家们刚刚发现甲虫的“武器”是如何生长的

时间:2020-03-11 20:32 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

科学家们刚刚发现甲虫的“武器”是如何生长的

特异性胰岛素样肽调控甲虫类武器的作用机制生长,揭示幼虫的营养如何导致不同大小的下颌宽角面粉甲虫。

东京城市大学的一位科学家及其同事发现,一种名为ILP2的特殊胰岛素样肽可以调节“武器”的大小在不同的营养环境中生存。他们发现,当这种肽的表达受到抑制时,下颌骨变小,而且这种肽在“脂肪体”中特别表达,甲虫在那里储存营养。这对于理解不同生物在不同环境中惊人的生长有着重要的意义。

从鹿角到甲虫角,动物王国里到处都是通过性选择而获得的夸张的装饰品和武器。它们的生长和大小可能在不同的物种之间有很大的差异,从而导致不同的交配策略,如战斗、偷偷摸摸或分散到竞争较少的地区。这种变化通常与体型或“身体状况”有关。在一种叫做正异速反应的关系中。尽管这些特征的条件依赖性生长很重要,但环境如何影响这些可观察特征的复杂发展背后的机制仍然知之甚少。

胰岛素样肽(ILPs)和生长因子(IGFs)广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中,就像人类一样,它们被认为在生长和新陈代谢中起着共同的作用。最近对昆虫遗传学的研究表明,多种ilp发挥着不同的功能。例如,果蝇有8只,豌豆蚜虫有10只,蚕有40多只。然而,尽管我们对ilp在果蝇等模型生物体中的作用有一些了解,但我们对其在实验室之外的功能知之甚少,特别是它们的分子功能是如何影响表型复杂性的,或者在特定的自然环境中性状的多样化的。

因此,东京城市大学冈田靖一领导的研究小组对宽角面粉甲虫G. cornutus进行了研究。在粮店和工厂里,雄性面粉甲虫的下颚夸大了雄性间的战斗;大型甲虫有更大的下颚,过去的研究发现它作为幼虫有更好的营养。这使得它成为研究条件生长的分子基础的理想材料。研究小组检查了甲虫的基因组,发现了5个不同的ILP基因,标记为GcorILP1至5,都编码了不同的ILP (ILP1至5)。而较小的幼虫则没有。他们还发现,同样的肽在脂肪体中也有特定的表达;较小的幼虫由于脂肪较少而表达较少的肽。此外,通过使用一种被称为RNA干扰的技术来阻止ILP2的表达,他们发现了所谓的GcorILP2与基因敲除之间的直接联系。(KD)和下颌骨尺寸减小,更不用说与幼虫的喂养情况的相关性。

这是首次发现在不同的情况下,一个特定的ILP是如何与性选择的夸大特征相联系的。它清楚地说明了ILPs的功能多样性是如何导致特定肽发挥非常特殊的作用的,这是阐明整个胰岛素/胰岛素样生长因子信号通路如何影响复杂的发育机制和进化的重要一步。

参考文献:“一种特殊类型的胰岛素样肽调节甲虫武器的条件生长”冈田靖一、胜木真子、冈本直树、藤冈春那和冈田坚介,2019年11月27日,《公共科学图书馆·生物学》。

DOI: 10.1371 / journal.pbio.3000541

这项工作得到了jsp KAKENHI授权号18H04815、19H04913、18K0641700和山田科学基金会的支持。

 

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