แมลงเต่าทองพึ่งพา ‘กระเป๋าหลัง’ ที่ไม่ซ้ำใครเพื่อรักษากลุ่มแบคทีเรียให้ปลอดภัยในระหว่างการเปลี่ยนรูป

แมลงเต่าทองพึ่งพา 'กระเป๋าหลัง' ที่ไม่ซ้ำใครเพื่อรักษากลุ่มแบคทีเรียให้ปลอดภัยในระหว่างการเปลี่ยนรูป

Lagria villosa ตัวเต็มวัย เครดิต: RS Ranke

ด้วงลากเรียต้องการความช่วยเหลือเล็กน้อยจากเพื่อนที่เป็นแบคทีเรียในช่วงชีวิตที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ แต่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะเก็บไว้ในที่เดียวกันตลอดชีวิต นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแมลงปีกแข็งเป็นแมลงโฮโลเมทาโบลิกที่ได้รับการจัดระเบียบใหม่ของร่างกาย (การเปลี่ยนแปลง) เป็นดักแด้

ที่นี่ นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าด้วงได้พบวิธีแก้ปัญหาที่แยบยลสำหรับปัญหานี้ ลูกตัวเมียเก็บแบคทีเรียชีวภาพไว้ในกระเป๋าพิเศษบนหลัง เมื่อโตเต็มวัย พวกมันจะสับแบคทีเรียจากกระเป๋าเหล่านี้กลับไปกลับมาที่บริเวณอวัยวะเพศ

Dr Laura V Flores นักวิจัยจาก Department of Plant and Environmental Sciences แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน กล่าวว่า “เราแสดงให้เห็นว่าแมลงสามารถรักษาพันธมิตรของจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ได้อย่างไร แม้ว่าจะมีการจัดเรียงโครงสร้างร่างกายใหม่อย่างรุนแรงซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง” “โดยการปรับเปลี่ยน ‘กระเป๋า’ ที่ไม่ซ้ำกันบนหลังของพวกเขา แมลงเต่าทอง Lagria สามารถรักษา symbionts ป้องกันและอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้ายระหว่างดักแด้ไปยังอวัยวะผู้ใหญ่ที่พัฒนาขึ้นใหม่”






การสแกน µCT (เอกซเรย์คอมพิวเตอร์) ของดักแด้ Lagria villosa แสดงแคชสัญลักษณ์ของแบคทีเรียที่ไม่ซ้ำกันสามชุดเป็นสีแดง อวัยวะภายในก็แสดงให้เห็นเช่นกัน เครดิต: LV Flórez, RS Janke, S Moog, B Weiss, M Kaltenpoth

“กระเป๋าหลัง” อันเป็นเอกลักษณ์

ตัวเมียจากหลายสายพันธุ์ Lagria มีส่วนผสมของแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ในต่อมเสริมของพวกมัน ซึ่งเป็นต่อมคู่ที่อยู่ติดกับ ovipositor เมื่อตัวเมียวางไข่ แบคทีเรียจะถูก “บีบ” จากต่อมและสะสมบนผิวของไข่ ยาปฏิชีวนะที่ผลิตโดยแบคทีเรียปกป้องไข่ด้วง ตัวอ่อน และดักแด้จากเชื้อรา หนึ่งในสายพันธุ์ที่ศึกษาที่นี่ L. villosa ส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดของการผสมทางชีวภาพคือสายพันธุ์ของแบคทีเรีย Burkholderia ที่เรียกว่า Lv-StB ซึ่งสูญเสียยีนการเคลื่อนไหวและโครงสร้างเซลล์และอาจไม่สามารถอยู่รอดกลางแจ้งได้นาน ด้วง

Flores และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าใน L. villosa เพศเมียและ L. hirta pupae นั้น symbionts ส่วนใหญ่อยู่ในกระเป๋า bilobed สามใบที่ด้านหลังของทรวงอก ซึ่งพวกมันสามารถกินแมลงปีกแข็งได้ “กระเป๋าหลัง” ดังกล่าวในตัวอ่อนและดักแด้ไม่เป็นที่รู้จักในแมลงชนิดอื่น ในลูกสุนัขเพศเมีย ซิมบิออนจะรวมตัวกันในตำแหน่งที่สี่ ระหว่างขนที่ด้านหลังศีรษะ กระเป๋ายังคงอยู่ในดักแด้ตัวผู้เท่านั้นและมีสัญลักษณ์น้อยหรือไม่มีเลย ในเพศหญิงที่โตเต็มที่ symbionts อาศัยอยู่เฉพาะในต่อมเสริมซึ่งไม่มีในเพศชาย

แมลงเต่าทองพึ่งพา 'กระเป๋าหลัง' ที่ไม่ซ้ำใครเพื่อรักษากลุ่มแบคทีเรียให้ปลอดภัยในระหว่างการเปลี่ยนรูป

Lagria villosa ตัวอ่อนด้วง. เครดิต: RS Ranke

“ถนนที่ยาวและคดเคี้ยว”

“สัญลักษณ์ดังกล่าวโผล่ออกมาจากพื้นผิวที่เปิดเผยอย่างมากของไข่เพื่อตั้งรกรากที่กระเป๋าหลังของตัวอ่อนและดักแด้ ในที่สุดพวกมันก็จบลงที่ต่อมพิเศษที่เกี่ยวข้องกับระบบสืบพันธุ์เพศหญิง” Rebecca S. Jahnke, MD กล่าวโดยสรุป นักศึกษาที่ Johannes Gutenberg University Mainz

แต่แบคทีเรียจะตั้งรกรากต่อมเสริมหลังจากฟักไข่ได้อย่างไร? เพื่อตอบคำถามนี้ ผู้เขียนได้แยกเม็ดพลาสติกโพลีสไตรีนเรืองแสงประมาณ 1 ไมโครเมตร กว้าง 1.0 ไมโครเมตร ผ่านดักแด้ตอนต้น จากนั้นพวกเขาก็แสดงให้เห็นว่าหลังจากโผล่ออกมา ลูกปัดเหล่านี้ส่วนใหญ่ไปสิ้นสุดที่ส่วนปลายของช่องท้อง ผู้เขียนสรุปว่าลูกปัดเช่นเดียวกับที่สันนิษฐานกันว่าเป็นสัญลักษณ์ผสมเข้าไปในอวัยวะเพศโดยการเสียดสีระหว่างกระบวนการวางไข่ กลไกที่ symbionts ตั้งรกรากอยู่ในต่อมเสริมของเพศหญิงยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

“วัตถุประสงค์หลักของอวัยวะที่มีชีวิตทางชีวภาพในวัยผู้ใหญ่ดูเหมือนจะประสบความสำเร็จในการถ่ายทอดสู่ระยะไข่และรุ่นต่อ ๆ ไป เนื่องจากมีเพียงตัวเมียเท่านั้นที่วางไข่ ตัวผู้ที่โตเต็มวัยจึงไม่จำเป็นต้องพกสัญลักษณ์ที่มีราคาแพงเหล่านี้และแบคทีเรียที่ตายแล้ว” ฟลอเรสกล่าว

ผู้เขียนร่วม Dr Martin Kaltenpot ศาสตราจารย์แห่ง Max Planck Institute for Chemical Ecology ใน Jena กล่าวเสริมว่า: “เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าการถ่ายทอดและรักษา symbiont ที่เป็นประโยชน์ข้ามและระหว่างรุ่นต่างๆ ได้อย่างไร เราจำเป็นต้องระบุปัจจัยโฮสต์และ symbiont ที่ควบคุม symbiont ตัวอย่างเช่น โฮสต์เลือก symbionts ที่เฉพาะเจาะจงหรือไม่และโดยกลไกใดที่ symbionts เคลื่อนที่ไม่สามารถตั้งรกรากอวัยวะที่มีชีวิตทางชีวภาพได้?


สัญลักษณ์ที่หลากหลาย ด้วงอ้อยใช้ตัวช่วยแบคทีเรียในทุกช่วงชีวิต


ข้อมูลเพิ่มเติม:
Rebekka S. Janke et al, การปรับตัวทางสัณฐานวิทยาสำหรับการบำรุงรักษาและการส่งผ่าน ectosymbiont ระหว่างการเปลี่ยนแปลงในด้วง Lagria, พรมแดนทางสรีรวิทยา (2022). ดอย: 10.3389/fphys.2022.979200

อ้าง:ด้วงพึ่งพา ‘กระเป๋าหลัง’ ที่ไม่ซ้ำใครเพื่อให้กลุ่มแบคทีเรียปลอดภัยระหว่างการเปลี่ยนแปลง (2022, 30 สิงหาคม) สืบค้นเมื่อ 30 สิงหาคม 2565 จาก https://phys.org/news/2022-08-beetles-unique- pockets-bacterial -symbionts .html

เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ ยกเว้นเพื่อข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัว ห้ามทำซ้ำส่วนใดส่วนหนึ่งโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น