大多數(shù)動物都有 24 小時生物鐘。這只甲蟲打破了所有規(guī)則。
隨著地球的轉(zhuǎn)動,我們的生理時鐘也在轉(zhuǎn)動。日光使一連串的計時分子保持同步,因為它們在我們的身體中進行調(diào)節(jié)性舞蹈,有時與性激素合作,有時獨自跳華爾茲,但始終處于領(lǐng)先地位。
由加州大學(xué)戴維斯分校領(lǐng)導(dǎo)的一項令人驚訝的研究現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了以完全不同的曲調(diào)跳舞的計時分子。
在大型黑色金龜甲蟲中(Holotrichia parallela(平行蚴)),一種圣甲蟲,性激素似乎起主導(dǎo)作用,并創(chuàng)造了一種循環(huán)超過 48 小時的內(nèi)部節(jié)奏,而不是典型的 24 小時時鐘。
因為這個奇怪的內(nèi)部時鐘開始和結(jié)束的時間是晝夜節(jié)律周期的兩倍,所以它被稱為“大約”雙滇的節(jié)奏。
雖然一個很少的動物行為已知與晝夜節(jié)律周期保持一致,包括人類、蚊子和甲蟲的晝夜節(jié)律,產(chǎn)生這個周期的機制是一個持續(xù)的謎。
“在自然界中觀察到48小時的節(jié)律是罕見的,”說加州大學(xué)戴維斯分校(University of California, Davis)的昆蟲學(xué)家喬安娜·邱(Joanna Chiu)沒有參與這項研究?!癓eal教授及其合作者的這項優(yōu)雅研究為我們提供了關(guān)于這種甲蟲中信息素檢測的晝夜節(jié)律是如何產(chǎn)生的深入描述。
臭名昭著嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)有害生物在亞洲,這種幸運的圣甲蟲每隔一晚就可以享受一個約會之夜。在這些夜晚,雌性從舒適的土壤房屋中出現(xiàn),爬到很高的高度(就像一株小花生植物),用誘人的信息素(稱為 l-異亮氨酸甲酯 (LIME) 和 l-芳樟醇)召喚它們的配偶。
雄性對這種香水的反應(yīng)就像發(fā)條一樣,根據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的細(xì)胞生物學(xué)家Yinliang Wang及其同事的說法。
首先,研究小組鑒定了甲蟲的性信息素受體,并通過其分子產(chǎn)物和電圖電圖測量甲蟲觸角的反應(yīng)。為了進行比較,研究人員還測試了甲蟲對植物揮發(fā)性的反應(yīng)。
雖然甲蟲受體單獨對LIME和l-芳樟醇都有反應(yīng),但當(dāng)兩種信息素結(jié)合在一起時,就會產(chǎn)生最強的信號。
觸角的這種雙重反應(yīng)在化學(xué)和電信號中顯示出相同的雙夜(24小時)模式,而甲蟲對植物揮發(fā)物的反應(yīng)沒有循環(huán)。
結(jié)果令人費解,因為生物周期通常與外部環(huán)境提示,例如光線或溫度。但是沒有已知的自然周期可以堅持 48 小時。
“晝夜節(jié)律減少了交配機會,但最大限度地減少了捕食,”Wang和團隊在他們的論文中解釋.“然而,平行 H. parallela在已知的捕食壓力下。
先前的研究表明那雖然黑暗不會破壞這個循環(huán),光仍然發(fā)揮著一些作用,因為去除它們的視瓣會使甲蟲不同步。
因此,似乎存在“在時鐘細(xì)胞和行為指令神經(jīng)元之間的電路中將時鐘周期加倍的某種機制,”該團隊總結(jié).
在某些時候,不利的條件一定有利于甲蟲,將它們限制在每兩天出現(xiàn)一次。但是,究竟是什么導(dǎo)致他們的身體對如此獨特的曲調(diào)做出反應(yīng),仍然是一個耐人尋味的謎團。
這項研究發(fā)表在當(dāng)前生物學(xué).
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