【獸誌揭秘】「兩天當一天用!」科學家發現擁有48小時生物時鐘的甲蟲
2024年1月23日,加州大學戴維斯分校的一項驚人研究發現,暗黑鰓金龜(Holotrichia parallela)——居然擁有一種與眾不同的生物時鐘,牠的內部節奏每48小時才循環一次,而不是我們熟悉的24小時!
就像地球每轉一圈,我們的生理時鐘也跟著轉。日光讓我們身體裡掌管時間的分子保持同步,有時與性激素共舞,有時獨自華爾茲,但總是引領著節奏。然而,這些甲蟲卻似乎跳著完全不同的曲子。
這種奇異的內部時鐘,因為比一個晝夜週期(circadian cycle)長一倍,所以被稱為「兩天一週期」(circabidian)節奏。
雖然已知少數動物的行為與兩天一週期節奏相符,包括人類、蚊子和甲蟲,但產生這種週期的機制仍然是一個謎。加州大學戴維斯分校的昆蟲學家Joanna Chiu表示:「在自然界觀察到48小時的節奏非常罕見。」
降低交配機會卻也減少被捕風險
這種甲蟲在亞洲是一個嚴重的農業害蟲,但它們似乎每隔一天就能享受一次約會之夜。在這些夜晚,雌性從溫暖的土壤家中爬出來,爬到像花生植物這樣的高處,用誘人的信息素吸引伴侶,這些信息素分別是l-異白胺酸甲酯(LIME)和l-林勒醇(l-linalool)
來自中國農業科學院的細胞生物學家王寅良(Yinliang Wang)和他的同事們發現,雄性對這種香水的反應,就像鐘表一樣準時。
首先,研究團隊確定了甲蟲的性信息素接收器,並通過分子產物和電觸角圖(electroantennogram,測量甲蟲觸角的反應)監測它們的活動。為了比較,研究人員還測試了甲蟲對植物揮發物的反應。雖然甲蟲接收器對LIME和l-林勒醇單獨反應,但當兩種信息素合作時,信號最強。
這種雙重反應在化學和電信號上都顯示出相同的隔夜(24小時)模式,而對植物揮發物的反應則沒有週期性。這些結果令人困惑,因為生物週期通常與外部環境線索(如光照或溫度)保持同步。但目前還沒有已知的自然週期遵循48小時。
研究團隊在他們的論文中解釋:「兩天一週期節奏減少了交配機會,但最小化了捕食風險。然而,暗黑鰓金龜並沒有已知的捕食壓力。」
先前的研究表明,儘管黑暗不會干擾這個週期,光照仍然扮演了一定的角色,因為去除它們的視覺葉會使甲蟲失去同步。因此,似乎存在,「時鐘細胞」和行為指令「神經元」之間雙倍時鐘週期的機制。
在某個時候,不利的條件一定有利於那些限制自己每兩天才出現一次的甲蟲。但是究竟是什麼讓它們的身體對這種獨特的節奏產生反應,仍然是一個迷人的謎。
這項研究已經發表在《當代生物學》。
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com
首圖來源:明日科學
圖片來源:Current Biology cc By4.0
參考論文:
1.Circabidian rhythm of sex pheromone reception in a scarab beetle. Current Biology
延伸閱讀: