【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》。

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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