你多久约会一次?对于这种甲虫来说,“约会之夜”每隔一天就会到来

【字体: 时间:2024年01月22日 来源:AAAS

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  地球上的生命以24小时为周期运行。动物和植物都有内置的生物钟,使新陈代谢和行为与这种日常循环同步。但有一种甲虫与大自然的其他部分不同步。1月18日发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上的一项新研究着眼于一种具有独特的48小时周期的甲虫。

  

地球上的生命以24小时为周期运行。动物和植物都有内置的生物钟,使新陈代谢和行为与这种日常循环同步。但有一种甲虫与大自然的其他部分不同步。

1月18日发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上的一项新研究着眼于一种具有独特的48小时周期的甲虫。大的黑色金龟子,Holotrichia parallela,是亚洲的一种农业害虫。每隔一个晚上,雌性甲虫从土壤中钻出来,爬上宿主植物,释放信息素来吸引雄性。

雌性甲虫的这种交配行为是由一个48小时的“生物钟”控制的,原因仍然是个谜。由加州大学戴维斯分校分子和细胞生物学教授Walter Leal和中国农业科学院的焦银领导的一个研究小组想知道雄性甲虫闻到雌性甲虫的能力是否也在48小时内。

Leal在加州大学戴维斯分校的实验室研究昆虫的化学感应。许多昆虫,从飞蛾到蚊子,都利用气味来吸引配偶。昆虫用触角“闻”气味,触角中含有对空气中飘过的特定化学物质作出反应的特殊受体。

下面的信息素

研究小组的第一步是确定黑色大包皮中对雌性信息素起反应的受体的基因,这种信息素有一个诱人的名字——l -异亮氨酸甲酯(LIME)。研究人员最初克隆了14个候选基因。通过一系列实验,他们发现了一种名为HparOR14的基因作为性信息素受体——顺便说一句,这是第一次在甲虫物种中发现这种基因。

在确定了受体基因后,他们可以测量甲虫一生中HparOR14基因转录的水平及其在48小时内的活性。他们发现,在“约会之夜”,雌性会爬上植物释放气味,天黑后HparOR14的转录水平更高。但受体活性在隔天较低。(在一项对照实验中,甲虫对受损树叶发出的化学信号的反应,即甲虫的食物,日复一日保持不变。)

研究结果表明,雄性chafer探测雌性性信息素的能力确实以48小时为周期,与雌性的交配行为相匹配。

为什么,以及如何,大的黑色晶体有这些48小时的周期是未知的。昼夜节律的24小时时钟是由在24小时周期内变化的信号同步的——最明显的是太阳的升起或落下。但在自然界中没有48小时的线索,所以大型黑色毛虫的昼夜节律周期究竟是如何设定的——包括雄性和雌性如何相互同步,这样它们就都知道哪天晚上是约会之夜——仍然是一个有待解决的谜。

加州大学戴维斯分校昆虫学和线虫学系主任、昼夜节律专家Joanna Chiu教授说:“从细菌到人类的生物体中,通常可以观察到24小时的生理和行为节律,但在自然界中观察到48小时的节律却很少见。”她没有参与这项研究。“Leal教授和他的合作者进行的这项优雅的研究为我们提供了对这种甲虫体内信息素检测的昼夜节律是如何产生的深入描述。”



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