Kelab penggalian segerak

Kelab penggalian segerak

Natalia Reznik
"Trinity Option" №1 (245), 16 Januari 2018

Natalia Reznik

Sekarang anda tidak boleh mengejutkan sesiapa dengan tingkah laku kolektif serangga, tetapi kami tidak mengharapkan apa-apa seperti itu dari Drosophila. Dan larva Drosophila melanogasterternyata mereka menyelaraskan aktiviti mereka semasa makan dan mendapat faedah penting darinya.

Makanan – hampir pendudukan utama larva, yang bermula, hampir tidak menetas dari telur. Dalam masa empat hari, dia perlu menambah 200 kali berat badannya. Untuk mengoptimumkan proses itu, menjimatkan tenaga yang diperlukan untuk menyerap dan memotong makanan, larva itu merembeskan enzim pencernaan yang melembutkan tisu janin di mana ia hidup, atau medium nutrien dalam tiub ujian. Umpan semi-cair mempunyai satu lagi kelebihan penting: anda boleh menggali ke dalamnya, bersembunyi dari matahari, pemangsa atau tawon parasitoid yang berusaha untuk meletakkan telur mereka di dalam badan larva.

Semasa bergerak, larva tidak berhenti memberi makan, seperti setiap pengecutan ototnya menelan sekeping makanan. Kedalaman rendaman ditentukan oleh keupayaan untuk bernafas. Di bahagian belakang badan larva adalah tiub pernafasan, dan udara mesti mengalir ke mereka.Dikebumikan dalam makanan, dia menggali telaga, yang dinding runtuh selepas beberapa ketika. Kemudian larva perlu menyokong dan mula lagi.

Lebih luas sumur ini, semakin kurang ia jatuh; menggali akan lebih selamat dan lebih cekap jika anda tidak bertindak sendirian, tetapi bersama-sama menggali lubang besar. Inilah yang sebenarnya dilakukan oleh larva Drosophila apabila terdapat banyak dari mereka: mereka bersatu dalam kumpulan, yang ahli saintis memanggil kelompok, dan dikebumikan dalam makanan. Kelompok dikekalkan sehingga akses udara terhenti (Rajah 1).

Rajah. 1. Larva Drosophila melanogaster membentuk kluster secara in vitro dengan makanan. Lapisannya yang lebih lembut semakin gelap. Larva menggantung terbalik, tiub bernafas melekat di rongga udara (di sebelah kiri). Kelompok boleh wujud selama berjam-jam, tetapi ia cepat hancur apabila udara hilang. (betul) [1] ("TrV" №1 (245), 01.16.2018) ') "> Rajah. 1. Larva Drosophila melanogaster membentuk kluster secara in vitro dengan makanan. Lapisannya yang lebih lembut semakin gelap. Larva menggantung terbalik, tiub bernafas melekat di rongga udara (di sebelah kiri). Kelompok boleh wujud selama berjam-jam, tetapi ia cepat hancur apabila udara hilang. (betul) [1] ("TrV" No. 1 (245), 01.16.2018) "border = 0> Rajah. 1. Larva Drosophila melanogaster membentuk kluster secara in vitro dengan makanan. Lapisannya yang lebih lembut semakin gelap. Larva menggantung terbalik, tiub bernafas melekat di rongga udara (di sebelah kiri). Kelompok boleh wujud selama berjam-jam, tetapi ia cepat hancur apabila udara hilang. (betul) [1]

Pakar-pakar Universiti Virginia (USA) yang diketuai oleh Prof. Barry Condron berminat dalam fenomena ini sebagai contoh tingkah laku koperatif. Mengamati larva, saintis menyimpulkan bahawa mereka memerlukan visi dan pengalaman untuk menyelaraskan tindakan [1].

Di makmal, larva hidup dalam tiub ujian, di bahagian bawah mana lapisan media nutrien padat dicurahkan. Selepas penetasan, mereka merangkak di sepanjang lapisan makanan ternakan, mencari antara satu sama lain. Pheromone, dua asid lemak rantaian panjang, membantu mereka dalam pencarian ini [2]. Apabila mereka bersama-sama, mereka membentuk kelompok – sebuah kumpulan di mana terdapat lebih daripada empat orang yang dikebumikan dalam makanan untuk lebih daripada separuh badan. Lazimnya, kumpulan in vitro terdiri daripada 10-100 larva.

Pheromone berfungsi sebagai panduan untuk larva, tetapi tidak mendorong mereka untuk dibuang bersama dalam makanan. Sesetengah organ rasa mesti terlibat dalam penyelarasan tindakan.Para saintis tidak menguji rasa bau dan rasa, tetapi mereka memeriksa bagaimana kluster membentuk larva garis mutant tanpa cahaya atau mekanosensitiviti. Ternyata mutan juga membentuk kluster, tetapi tidak secara efektif sebagai larva jenis liar. Kecekapan kluster ditentukan oleh bilangan individu bersatu dan kedalaman purata di mana mereka dikebumikan.

Larva normal yang tumbuh dalam kegelapan lengkap juga mengalami masalah clustering, yang membawa kepada kesimpulan bahawa penglihatan penting untuk kerja berpasukan. Selain itu, kegelapan tidak menghalang aktiviti menggali larva seperti itu, ia hanya mengganggu kluster.

Tiub ujian makmal biasa, di mana lalat dan larva hidup, ternyata menjadi sukar untuk pemerhatian, kerana hanya satu baris larva yang paling dekat dengan dinding yang dapat dilihat di dalamnya, dan semua kelompok tidak mungkin dikira. Oleh itu, saintis mengadakan pameran realiti "Behind the Glass", Teluk makanan antara dua gelas. Dalam "sandwic" ini diletakkan 30 larva dan melihat tingkah laku mereka.

Rajah. 2 Kelompok larva Drosophila pada lapisan makanan rata [1] ("TrV" №1 (245), 01.16.2018) ') "> Rajah. 2 Kelompok larva Drosophila pada lapisan rata makanan [1] ("TrV" No. 1 (245), 01/16/2018) "border = 0> Rajah. 2 Kelompok larva Drosophila pada lapisan rata makanan [1]

Pemerhatian mengesahkan bahawa larva sangat cepat membentuk gugus (Gambar 2), tetapi muntah yang tidak mempunyai photoreceptor membentuk kumpulan kurang dan menggali tidak sedalam individu yang sihat. Walau bagaimanapun, jika kumpulan mutan masih terbentuk, maka ia wujud seperti kesatuan larva berpandangan. Pada masa yang sama, larva tidak hanya menggali di dekatnya, tetapi diselaraskan dengan tingkah laku mereka – mereka menguasai sistem pemukul, bergerak.

Apakah yang membolehkan mereka melakukan ini? Mungkin, mekanisme mekanik adalah "perasaan siku," yang membantu walaupun membentuk buta membentuk kelompok. Tetapi peranan utama, tentu saja, memainkan visi. Photoreceptors larva dapat memperbaiki pergerakan sempadan makanan atau perubahan pencahayaan yang dicipta oleh jiran yang bergerak. Walau bagaimanapun, keupayaan untuk menyegerakkan larva tidak sepenuhnya semula jadi, mereka memperoleh kemahiran yang sesuai dalam proses pembangunan.

Baru-baru ini, Barry Condron dan rakan-rakannya mendapati bahawa terdapat perkembangan masa kritikal di mana larva belajar mengenali jenisnya sendiri [3]. Jika pada masa ini, dari kedua hingga ke pertengahan umur ketiga, membesar mereka secara berasingan, dan kemudian menyemai mereka bersama, mereka tidak akan dapat bersatu.Pembangunan dalam kegelapan akan membawa kesan yang sama. Dan jika anda mengambil larva yang ditanam sendirian, dalam gelap atau buta, dan menanamnya ke sekumpulan individu yang "penuh", ia tidak akan menyertai pasukan.

Para penyelidik mencatatkan bahawa kumpulan itu adalah jenis kelab swasta. Tiada slacker boleh mengambil kesempatan daripada usaha ahli-ahlinya. Kelab ini hidup dengan prinsip: "Siapa yang tidak bekerja, dia tidak makan."

Telah ditunjukkan bahawa terima kasih kepada visi dan latihan, larva Drosophila bekerjasama untuk menggali bersama, yang membolehkan mereka untuk memberi makan dengan berkesan dan mempertahankan diri daripada musuh dan keadaan luaran. Para penulis nota kertas bahawa sumbangan sistem mechanosensory kepada pembentukan kelompok masih harus dilihat.

Menariknya, ahli-ahli lain menyampaikan pendapat mereka tentang perkara ini: Matthieu Louis, ketua kumpulan di Pusat Pengawasan Genomik Institut Sains dan Teknologi Barcelona dan Profesor Madya di University of California Santa Barbara (AS), dan rakannya dari Gonzalo de Polavia (Gonzalo de Polavieja) dari Pusat Penyelidikan yang Tidak Diketahui – Yayasan Champolimo [4]. Mereka teringat kerja Yoshiki Kuramoto, seorang profesor di Universiti Kyoto (Jepun), yang pada tahun 1984 mencadangkan satu model yang menerangkan tingkah laku kolektif sebagai interaksi kelongsong ayunan yang lemah.

Menurut model ini, setiap individu cenderung menyesuaikan kekerapan tindakannya kepada kekerapan purata kumpulan, dan jika perbezaan antara frekuensi individu tidak terlalu besar dan hubungan antara anggota kumpulan adalah cukup kuat, ayunan menjadi segerak. Model yang dicadangkan oleh Kuramoto menjelaskan tepukan gemuruh di auditorium. Dan Barry Condron dan rakan-rakan menyaksikan tingkah laku larva dalam triple dan mendapati bahawa individu tengah dalam triple ini menyegerakkan kekerapan kontraksi otot mereka dengan kekerapan jiran kiri atau kanan mereka. Oleh itu, sambungan jiran-jiran dalam kelompok itu agak kuat.

Lewis dan de Polavia mencadangkan bahawa setiap larva, mengecut, menghasilkan getaran lemah yang ketara dalam medium nutrien. Larva lain merasakan getaran ini dengan bantuan mekaniseceptor dan menyegerakkan kekerapan pengecutan mengikut model Kuramoto.

Menurut penyelidik, adalah menarik untuk memeriksa sama ada semua jenis kumpulan Drosophila mengamalkan penggalian bersama. Contohnya D. simulansjenis rapat D. melanogaster, tidak menunjukkan kecenderungan untuk pengagregatan. Mungkin, perbezaannya ditentukan secara genetik, yang bermaksud anda perlu mencari gen. Jadi pekerjaan itu masih tiada akhir.


1.Dombrovski M., Poussard L., Moalem K., Kmecova L., Hogan N., Schott E., Vaccari A., Tindakan S., Condron B. Tingkah laku koperasi muncul di kalangan Drosophila larva // Curr. Biol. 2017.27. P. 2821-2826. DOI: 10.1016 / j.cub.2017.07.054
2. Mast J. D., De Moraes C. M., Alborn H. T., Lavis L. D., Stern D. L. Evolusi perbezaan dalam tingkah laku sosial larva yang dimediasi oleh feromon baru // eLife. 2014. 3. e04205. DOI: 10.7554 / eLife.04205
3. Slepian Z., Sundby K., Glier S., McDaniels J., Nystrom T., Mukherje S., Acton S. T., Condron B. Daya tarik visual dalam Drosophila larva berkembang semasa tempoh kritikal dan dimodulasi oleh keadaan kerumitan // J. Comp. Physiol. A. 2015. 201. P. 1019-1027. DOI: 10.1007 / s00359-015-1034-3
4. Louis M., de Polavieja G. CollectiveBehavior: Menggali Sosial di Drosophila Larva // Curr. Biol. 2017. 27. R1002-R1023. DOI: 10.1016 / j.cub.2017.08.023


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: