Nye fund kaster lys over, hvordan bella-møl bruger gift til at tiltrække kammerater
Pyrrolizidinalkaloider er lige så bitre og giftige, som de er svære at udtale. De produceres af flere forskellige typer planter og er blandt de førende årsager til utilsigtet død hos kvæg.
Planter, der indeholder disse alkaloider, har gjort det meget klart, at de ikke ønsker at blive indtaget, men det har ikke afskrækket bella-møl (Utetheisa ornatrix). Disse dagflyvende møl spiser udelukkende de alkaloidfyldte blade og frø fra rattlebox-planter. De bruger derefter toksinet til at beskytte deres æg og afskrække rovdyr i senere livsfaser. De bruger det endda til at lave feromoner, der tiltrækker kammerater.
Præcis hvordan bella-møl og beslægtede arter udviklede evnen til sikkert at indtage pyrrolizidinalkaloider er stadig ukendt.
I en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , har forskere sekventeret bella møl-genomet, som de brugte til at udpege specifikke gener, der kan give immunitet over for disse toksiner.
De sekventerede også genomer fra 150 museumsprøver - nogle mere end et århundrede gamle - for at bestemme, hvor bella-møl og deres nære slægtninge stammer fra. Til sidst finkæmmede de genetiske data på udkig efter spor, der kunne hjælpe med at forklare, hvordan bella-mølens indviklede vingemønstre udviklede sig over tid - den første undersøgelse af møl eller sommerfugle, der har gjort det ved hjælp af tørre museumssamlinger.
"Vi har formået at vise, at du kan bruge museumsprøver til at besvare genetiske spørgsmål, som normalt kræver komplicerede laboratorieteknikker," sagde studiemedforfatter Andrei Sourakov, samlingskoordinator ved Florida Museum of Natural History's McGuire Center for Lepidoptera og Biodiversitet. "Dette åbner et vindue for fremtidig forskning af denne art."
Sourakov har studeret bella-møl i 15 år og sagde, at sekventering af genomet for denne art var det naturlige næste skridt i den forskning, han har udført indtil videre. Mange af de indsigter, han fik i løbet af den tid, kom fra hans arbejde med bachelor- og gymnasieelever, som han hjalp med at udføre korte eksperimenter, analysere data til videnskabsmesser og fortolke resultaterne i peer-reviewed artikler.
I et sådant projekt satte en studerende sig for at bestemme den gennemsnitlige levetid for voksne bella møl og snublede uforvarende over mølverdenens Methusalem.
"Til vores store overraskelse kan de leve i op til 50 dage, hvilket er fire til fem gange længere end den gennemsnitlige møl," sagde Sourakov.
Lang levetid er ikke en kritisk vigtig egenskab hos de fleste mølarter. Mange yngler én gang, og dør derefter kort efter, enten på grund af alderdom eller prædation. Men bella-møl er ikke begrænset af sidstnævnte, hvilket gør det mere sandsynligt, at gener, der giver øget levetid, vil være gavnlige og videregivet til næste generation.
"Det giver mening, at noget, der er kemisk forsvaret, lever længere, for selvom de bliver fanget, giver rovdyret oftest slip, og møl kan fortsætte med at flyve rundt."
Bella-møl lever i store dele af det østlige Nordamerika, Mellemamerika og Caribien og er ofte aktive om dagen. I stedet for at bruge mørket som et ligklæde for at undgå rovdyr, gør bella-møl et punkt ud af at blive set. Deres vinger er klædt med strålende lyserøde, perle-, onyx- og svovlgule skæl, som fugle og kødædende insekter nemt kan få øje på på afstand. Ethvert rovdyr, der er uheldigt nok til at fange en bella-møl, retter hurtigt sin fejl.
"Banan edderkopper vil skære dem ud af deres spind," sagde Sourakov og tilføjede, at ulve edderkopper og fugle vil gå ud af deres måde at undgå dem. "Når de fanges, producerer de skummende væske, der smager dårligt, næsten udelukkende lavet af alkaloider."
Når de er klar til at parre sig, frigiver hunnerne en fane af aerosoliserede alkaloider, der stammer fra de planter, de spiste som larver. Hannerne er tiltrukket af denne duft, som de følger til dens kilde. Der udfører de et kort, men omstændeligt ritual, hvor de forsigtigt rører hunnens hoved med to luftige og tilbagetrækkelige strukturer, der har en stærk lighed med mælkebøtter. Hvert filament i disse strukturer er fyldt med pyrrolizidinalkaloider.
Hvis hunnen beslutter, at hannen har en tilstrækkelig mængde og kvalitet af alkaloider oplagret, vil parret parre sig. Når den er færdig, efterlader hannen sig en afskedsgave kaldet en spermatafor, som indeholder sperm og flere alkaloider. Hunnen vil bruge dette og alkaloider fra sin egen reserve til at infundere de resulterende æg med toksiner. Denne form for biparental ægbeskyttelse hos insekter er sjælden. Faktisk, da den første gang blev observeret i 1989 blandt voksne bella-møl, var den det eneste kendte eksempel på en hanmøl eller sommerfugl, der investerede kemiske ressourcer i sit afkom.
Bella-møl er i stand til at undgå de dårlige virkninger af pyrrolizidinalkaloider ved at bruge et specielt enzym, der oxiderer molekylet, hvilket gør det uskadeligt. Hvis et rovdyr spiser en møl, vendes processen imidlertid, og alkaloidet genvinder sin styrke.
Pyrrolizidinalkaloider udviklede sig sandsynligvis først som en forsvarsmekanisme i planter, som derefter blev en handelsvare for møl. Sourakov og hans kolleger ønskede at vide, hvordan bella-møl erhvervede dette afgiftende enzym, og hvordan de vedligeholdt det gennem et våbenkapløb, der varede millioner af år mellem plante og møl.
Forfatterne opdagede, at bella-møl ikke har én, men to kopier af genet, der koder for deres unikke afgiftende enzym. De kan have erhvervet den anden gennem en genduplikationsproces, hvorved andre arter, herunder mange planter, har udviklet nye egenskaber.
De fandt også to kopier af et gen, der delvist er involveret i antioxidantproduktion og -forsvar. Sourakov har mistanke om, at disse gener kan være relateret både til bella-møls evne til at afgifte alkaloider og til deres bemærkelsesværdige levetid.
"Visse typer af stress på biologiske systemer giver en længere levetid. Det kan være, at den interaktion bella-møl har med alkaloider ikke kun er årsagen til, at det giver mening for dem at leve lange liv, men også en af mekanismerne bag. "
Flere oplysninger: Jing Zhang et al., Hvad en slægt af prangende møl kan sige om migration, tilpasning og vingemønster, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2319726121
Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences
Leveret af Florida Museum of Natural History
Varme artikler
-
Ingeniører hacker cellebiologi for at skabe 3D-former fra levende vævFormerne lavet af levende væv lavet af forskerne. Ved at mønstre mekanisk aktive mus eller humane celler til tynde lag af ekstracellulære fibre, forskerne kunne lave skåle, spoler, og krusninger. Kred -
Løftet om nye antibiotika ligger i at binde små giftige tøjler til bakterierI SLAY -metoden, hver bakterie er gensplejset til at producere et molekyle på dens celleoverflade, som dels er peptid og dels tøjring - som en legepladstetherball. Dette arrangement gør det muligt for -
Et myggenes hemmelige våben:en let berøring og stærke vingerAnopheles gambiae myg, lever af blod. Kredit:James Gathany, Centre for Disease Control and Prevention Forskere har fundet nøglen til myggenes stealth start:De skubber næsten ikke af, når de tager -
Invasive stinkbugs-habitat kan udvides meget med klimaændringerKort, der viser undersøgelsens geografiske udstrækning. Steder, der overvåges i hvert af de tre undersøgelsesår (2017-2019) er vist i forskellige farver (punkter overlapper hinanden på tværs af år). D
- Vrag af skib bundet til Bermuda Triangle fundet ud for Florida
- Blinde børn i Chile får solformørkelsesoplevelse
- Falske nyheder om vulkanudbrud kan bringe liv i fare
- Mars 2020 rover for at søge gammelt liv, forberede menneskelige missioner
- Hvordan COP's tabu om fossilt brændstof endelig blev brudt af Emiratis
- Hvad er BeReal? Hvorfor den sociale medie-app, der handler om ægthed, skyder i vejret