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揭示幼虫营养如何导致宽角甲虫的下颌骨大小不同

日本东京-东京城市大学的一位科学家及其同事发现,一种称为ILP2的特定胰岛素样肽可在不同营养环境中调节角质纳豆甲虫中“武器”的大小。他们发现,当抑制肽的表达时,下颌骨的大小会减小,并且它是在甲虫储存营养的“脂肪体”中特异性表达的。这对于理解不同生物在不同环境中如何发生惊人的生长具有重要意义。

从鹿鹿角到甲虫角,动物王国到处都有夸张的装饰物和武器,这些装饰物和武器来自性选择。它们的生长和大小可能会因一个标本的不同而有很大差异,并产生独特的交配策略,例如战斗,偷偷摸摸或分散到竞争较少的区域。这种变化通常与身体大小或“状况”相关联,这种关系称为正异形。尽管这些特征依赖于条件的增长非常重要,但环境如何影响这些可观察特征的复杂发展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(如人类)中,并被认为具有与生长和代谢相关的共同作用。昆虫遗传学的最新研究表明,各种各样的ILP发挥着不同的功能作用。例如,果蝇有8个,豌豆蚜虫有10个,蚕超过40个。然而,尽管对ILP在果蝇等模型生物中的作用有所了解,但我们对它们在实验室外的功能知之甚少,特别是它们的功能分子功能导致表型的复杂性或特定自然环境中性状的多样化。

因此,由东京都大学的冈田靖一率领的小组研究了广角的甲虫G. cornutus。在谷物商店和工厂中发现的雄性甲虫夸张了下颌骨,用于雄雄争斗。大甲虫的下颌骨较大,过去的研究发现它与幼虫的更好营养有关。这使其成为研究条件生长的分子基础的理想选择。该小组检查了甲虫的基因组,发现了五个不同的ILP基因,标记为GcorILP1至5,均编码不同的ILP(ILP1至5)。首先,他们发现足够喂食较大的幼虫显示ILP2表达升高在-前阶段,而“可怜”地喂养较小的幼虫则没有。他们还发现,相同的肽在脂肪体内特异性表达。较小的幼虫由于脂肪较少而表达较少的肽。此外,通过使用一种称为RNA干扰的技术来阻止ILP2的表达,他们发现了所谓的GcorILP2“敲低”(KD)和下颌骨大小减小之间的直接相关性,更不用说与健康程度之间的相关性了。喂了幼虫。

这是特定ILP如何在不同条件下与性选择的夸张性状联系起来的第一个发现。它清楚地证明了ILP的功能多样性如何导致特定的肽发挥非常特殊的作用,并且是阐明整个胰岛素/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步骤。

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