Но это давняя загадка, какие внутренние механизмы контролируют, как насекомые проходят метаморфозу, и почему это необратимо.
Теперь группа ученых во главе с доцентом Калифорнийского университета в Риверсайде раскрыла загадку.
Они также считают, что результаты, которые только что были опубликованы в ранней версии журнала PLOS Genetics, могут быть применены к млекопитающим, включая человека. Окончательная версия статьи будет опубликована в феврале. 8.
Используя модельный организм плодовой мушки, исследователи обнаружили, что количество ДНК в плодовой мушке контролирует начальную выработку стероидных гормонов, которые сигнализируют о начале метаморфоза.
В частности, клетки, вырабатывающие стероидные гормоны, продолжают дублировать свою ДНК без деления клеток, что делает их ядра огромными. Команда обнаружила, что это количество ДНК в клетках, продуцирующих стероидные гормоны, является критическим показателем их ювенильного развития и даже определяет, когда насекомые переходят в стадию метаморфоза.
Наоки Яманака, доцент энтомологии в Калифорнийском университете в Риверсайде, сравнил накопление ДНК с кольцами внутри деревьев, которые используются для датирования деревьев.
«Количество ДНК – это как внутренний таймер для развития насекомых», – сказал Яманака. "Он говорит насекомому:" Хорошо, я вырасту сейчас ".’"
Их открытие впервые объясняет, почему метаморфозы насекомых, как и половая зрелость человека, являются необратимым процессом. Это необратимо, поскольку дупликация ДНК не может быть обращена в клетках. Как только клетки увеличивают количество ДНК и начинают вырабатывать стероидные гормоны, это уже точка невозврата; они не могут вернуться в детство.
Результаты могут иметь несколько приложений. В краткосрочной перспективе их можно использовать для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, манипулируя их стероидными сигнальными путями. Их также можно использовать для помощи полезным насекомым, таким как пчелы.
В долгосрочной перспективе результаты также могут быть использованы для разработки более эффективных способов лечения заболеваний у людей, связанных с половым созреванием, поскольку половое созревание человека также контролируется стероидными гормонами, как и насекомые.
Результаты также могут помочь в будущих исследованиях заболеваний, связанных со стероидами, таких как рак груди, рак простаты и симптомы, связанные с менопаузой.
Яманака продолжит это исследование, сосредоточив внимание на других насекомых, таких как шмели и комары, чтобы узнать, есть ли у них аналогичный внутренний таймер.