随着地球的转动,我们的生理时钟也会转动。 日光使一连串的计时分子保持同步,它们在我们的身体中进行调节舞蹈,有时与性激素合作,有时单独跳华尔兹,但总是引领潮流。
加州大学戴维斯分校领导的一项令人惊讶的研究现在发现计时分子以完全不同的曲调跳舞。
在大黑金龟子甲虫中(平行黑毛虫),一种圣甲虫,性激素似乎起了带头作用,创造了一种超过 48 小时循环的内部节律,而不是典型的 24 小时时钟。
因为这个奇怪的内部时钟从开始到结束所需的时间是昼夜节律周期的两倍,所以它被称为“circa”双点节奏。
虽然一个很少有动物行为已知与昼夜节律周期一致,包括人类、蚊子和甲虫的昼夜节律周期,但产生这种周期的机制仍然是一个谜。
“在自然界中观察到 48 小时节律是罕见的,”说加州大学戴维斯分校昆虫学家乔安娜·邱(Joanna Chiu)没有参与这项研究。 “Leal 教授和他的合作者的这项出色的研究为我们提供了关于这种甲虫信息素检测的昼夜节律是如何产生的深入描述。”
因身为臭名昭著的严重农业害虫在亚洲,这种幸运的圣甲虫每隔一个晚上就能享受一次约会之夜。 在这些夜晚,雌性会从舒适的土壤中爬出来,爬到很高的地方(就像一株小花生一样),用诱人的信息素(称为 L-异亮氨酸甲酯 (LIME) 和 L-芳樟醇)来吸引它们的伴侣。
中国农业科学院细胞生物学家王银亮及其同事表示,雄性对这种香水的反应就像发条一样。
首先,研究小组确定了甲虫的性信息素受体,并通过其分子产品和触角电图它测量甲虫触角的反应。 为了进行比较,研究人员还测试了甲虫对植物挥发物的反应。
虽然甲虫受体对 LIME 和 L-芳樟醇单独有反应,但当两种信息素结合在一起时会产生最强的信号。
触角的这种双重反应在化学和电信号中揭示了相同的每晚(24 小时)模式,而甲虫对植物挥发物的反应并不循环。
结果令人困惑,因为生物周期通常与外部环境线索,例如光或温度。 但目前还没有已知的自然周期坚持 48 小时。
“昼夜节律减少了交配机会,但最大限度地减少了捕食,”王和团队在他们的论文中解释。 “然而,H.平行没有受到已知的捕食压力。”
先前的研究表明尽管黑暗不会打乱这个循环,光仍然发挥着一定的作用,因为去除它们的视叶会使甲虫失去同步。
因此,研究小组认为“时钟细胞和行为命令神经元之间的电路中似乎存在某种使时钟周期加倍的机制”结论。
在某些时候,不利的条件一定对甲虫有利,限制了它们每两天出现一次。 但到底是什么让他们的身体对这种独特的曲调做出反应,仍然是一个有趣的谜团。
这项研究发表于现代生物学。