随着地球的转动,我们的生物钟也随之转动。日光使一连串的计时分子保持同步,因为它们在我们的身体中进行调节舞蹈,有时与性激素合作,有时独自跳华尔兹,但总是引领潮流。
由加州大学戴维斯分校领导的一项令人惊讶的研究发现,计时分子还可以按照完全不同的曲调跳舞。
大型暗黑鳃金龟(Holotrichia parallela)是圣甲虫的一种,它的性激素似乎起着主导作用,并创造了一种超过48小时的内部节律,而不是典型的24小时生物钟。
因为,这种奇怪的内部时钟需要两倍于昼夜节律周期的时间来开始和结束,所以它被称为“双倍节律”。
虽然已知一些动物行为与循环周期一致,包括人类、蚊子和甲虫的行为,但产生这种循环的机制仍然是个谜。
“在自然界中观察到48小时的节律是罕见的,”加州大学戴维斯分校的昆虫学家乔安娜·邱(Joanna Chiu)说,她没有参与这项研究,但他表示:“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。”
在亚洲,这种金龟子甲虫是一种臭名昭著的严重农业害虫,这些幸运的甲虫每隔一天晚上就能享受一次约会之夜。在这些夜晚,雌性从舒适的土壤中爬到很高的地方(比如爬上一棵小花生),用诱人的信息素招呼配偶,这种信息素被称为“L-异亮氨酸甲酯(LIME)”和“L-芳樟醇”。
据中国农业科学院的细胞生物学家王银亮及其同事称,雄性对这种香水的反应像时钟一样精确。
首先,研究小组确定了甲虫的性信息素受体,并通过它们的分子产物和测量甲虫触角反应的天线图来监测它们的活动。为了比较,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-芳樟醇都有反应,但当这两种信息素一起出现时,最强的信号就会出现。
触角的这种双重反应,在化学和电子信号中显示出同样的双夜(24小时)模式,而甲虫对植物挥发物的反应不是循环的。
结果令人困惑,因为生物周期通常与外部环境线索(如光或温度)保持同步。但是没有已知的自然周期是坚持48小时的。
“双倍节律减少了交配机会,但最大限度地减少了捕食,”王教授和团队在他们的论文中解释说。“然而,甲虫并没有受到已知的捕食压力。”
先前的研究表明,虽然黑暗不会破坏这种循环,但光线仍然有一定的作用,因为移除它们的视叶会使甲虫失去同步。
因此,研究小组得出结论:“在生物钟细胞和行为指令神经元之间的回路中,似乎存在某种使生物钟周期加倍的机制。”
在某种程度上,不利的条件肯定对甲虫有利,限制了它们每两天出现一次。但究竟是什么让它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。
这项研究发表在《当代生物学》杂志上。
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