15.6.2: Гормони комах

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5501

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Через свого жорсткого екзоскелета комахи можуть рости, лише періодично скидаючи свій екзоскелет - називається линькою. Линька відбувається неодноразово під час розвитку личинок. При остаточній линьці спливає доросла особина. У кількох замовленнях комах, зокрема

мурахи та бджоли (перетинчастокрилі) — приклад медоносної бджоли
мухи (двокрилі) — приклад дрозофіли меланогастер
метелики та молі (лускокрилі), такі як шовкопрядна моль

доросла особина виглядає зовсім не так, як личинка, яка йому передувала. Це виражене перетворення називається повною метаморфозою.

альт — Малюнок 15.6.2.1 Цикли розвитку шовкопряда молі

Повна метаморфоза відбувається під час, здавалося б, сплячої стадії, яка називається лялечкою. Насправді інтенсивна біологічна активність відбувається всередині лялечкового випадку. Клітини практично всіх диференційованих личинкових структур м'язів, слинних залоз, кишечника і т.д. гинуть від апоптозу. Потім поживні речовини, які вони виділяють, доступні для подальшого розвитку гнізд клітин - образних дисків - які спокійно розвиваються в личинковому тілі. Їх диференціацію виробляють структури дорослої людини - ноги, крила, складені очі і т.д.

Послідовність, що закінчується на центральній панелі (B), показує стадії личинки, лялечки та дорослої особини під час нормального розвитку вітчизняної шовкопрядної молі Bombyx mori.

Проторацикотропний гормон (ПТГ)

Линька і окукливание вимагають гормону, ПТГ, що виділяється двома парами клітин в головному мозку личинки. Якщо ці клітини вирізати з мозку повнотілої личинки, окукливание не відбувається. Це відбувається не через травму операції; якщо пересадити де-небудь ще в тілі гусениці, окукливание відбувається нормально. ПТГ - гомодимер двох поліпептидів 109 амінокислот. ПТГ не керує окукливанием безпосередньо, але, як випливає з назви, діє на проторакальні залози.

Екдізон

У грудній клітці розташовані дві проторакальні залози. Під впливом ПТГ вони виділяють стероїдний гормон екдізон. Діючи разом, ПТГ та екдізон викликають кожну линьку: личинка до личинки, а також лялечка-доросла особина. Що ж тоді пояснює кардинальні зміни метаморфози?

Ювенільний гормон (JH)

Ювенільний гормон секретується двома крихітними залозами позаду мозку, тіл аллата. Поки є достатньо JH, екдізон сприяє линьці личинки до личинки. При менших кількостях ЖГ екдізон сприяє окукливанию. Повна відсутність ЖГ призводить до формування дорослої людини.

Так що якщо тіла аллата видаляються у незрілого шовкопряда, то він відразу ж розкручує кокон і стає маленькою лялечкою. Зрештою з'являється мініатюрна доросла особина (показано на панелі (А) вище). І навпаки, якщо тіла молоденького шовкопряда розміщуються в тілі повністю зрілої личинки, метаморфози не відбувається. Наступну линьку виробляє надзвичайно велика гусениця (панель (С) вгорі).

JH впливає на експресію генів

Дорослі комахи зазвичай не линяють, але якщо зайву кількість ПТГ дають дорослому Родніус («клоп цілується»), його змушують зайву линьку. Англійський фізіолог комах В.Б. Вігглсворт показав, що якщо ювенільний гормон вперше застосовується до екзоскелету комахи, уражені ним ділянки після цієї зайвої линьки повертаються до типу личинок.

Який прекрасний приклад сили однієї молекули розкрити іншу схему експресії генів! Імовірно, JH взаємодіє з рецепторами гормонів у клітині, щоб виробляти новий набір факторів транскрипції.

Гормони комах і боротьба з шкідниками

Знання гормонів комах надало ряд можливостей заручитися ними або молекулами, пов'язаними з ними, в боротьбі з комахами-шкідниками.