Ular yang mengubah warna apabila dipanaskan dilancarkan • Alexander Markov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Biologi

Warna berubah warna apabila dipanaskan

Ulat rama-rama Manduca sexta biasanya mempunyai warna hijau. Para saintis berjaya membiakkan baka baru yang berubah warna bergantung pada suhu (gambar dari www.gaipm.org)

Para saintis Amerika, melalui pemilihan buatan, mengeluarkan ulat, yang berwarna berubah-ubah secara benci bergantung kepada suhu: ulat hijau berkembang dalam kehangatan dan hitam dalam cuaca sejuk. Kajian menunjukkan bagaimana, berdasarkan mutasi rawak, pemilihan dapat mewujudkan adaptasi baru.

Ramai orang yang jauh dari genetik percaya bahawa struktur organisma "direkodkan" dalam gen (genotip menentukan fenotip). Ini tidak benar sepenuhnya. Malah, genotip tidak menentukan fenotip seperti itu, tetapi kadar reaksi: pelbagai peluang pembangunan. Antara kemungkinan ini yang manakah yang boleh direalisasikan tidak bergantung kepada gen, tetapi mengenai keadaan di mana perkembangan organisma akan berlaku.

Biasanya, genotip yang boleh diterima varian yang dibenarkan oleh fenotip ini membentuk satu siri yang berterusan, lancar, tetapi kadang-kadang ia diskret. Dalam kes ini, bercakap mengenai fenomena ini polifenisme. Ini bermakna bahawa dengan genotip yang sama, bergantung pada keadaan, salah satu daripada beberapa varian diskret fenotip akan direalisasikan.Sebagai contoh, semut kerja dan wanita bersayap boleh berkembang dari telur semut dengan genotip yang sama, bergantung kepada bagaimana larva dimakan. Contoh-contoh lain polifenisme adalah bentuk belahan dan persekolahan dari belalang bermigrasi, bentuk sayap tanpa sayap dan sayap.

Polifenisme adalah salah satu bentuk penyesuaian kepada keadaan alam sekitar yang berubah-ubah. Telah diketahui bahawa nilai ambang faktor luaran yang menyebabkan "sakelar" pembangunan ke jalan alternatif mungkin berubah di bawah pengaruh pemilihan. Walau bagaimanapun, mekanisme suis ini tetap misteri.

Yuichiro Suzuki dan Frederik Nijhout dari Duke University, Amerika Syarikat, memutuskan untuk memeriksa sama ada ia mungkin mewujudkan polyphenism dalam spesies yang tidak memiliki harta ini dengan pemilihan tiruan.

Mereka memilih rama-rama sebagai objek. Manduca sexta. Jenis polifenisme ini tidak wujud, tetapi ia mempunyai spesies yang berkait rapat. M. quinquemaculatadi mana ulat hitam berkembang pada suhu 20 ° C, dan apabila suhu meningkat kepada 28 ° C – hijau.

Warna ulat selepas kejutan haba semasa pemilihan menjadi semakin hijau di dalam garis polifenik dan semakin hitam di garis monophonik (Rajah Dari artikel ke Sains)

Mempunyai Manduca sexta Terlepas dari suhu, ulat itu hijau, tetapi ada juga mutan – ulat hitam. Tetapi ini bukan polifenisme, tetapi kebolehubahan genetik biasa (polimorfisme), kerana warna ulat itu ditentukan oleh genotip, dan bukan oleh keadaan luaran.

Mutasi hitam membawa kepada penurunan dalam penghasilan hormon remaja yang dipanggil, yang pada gilirannya, membawa kepada peningkatan pembasmian integument. Ulat hijau biasa (tidak mutan) tidak berubah warna dalam apa jua keadaan, tetapi saintis mendapati bahawa warna mutan hitam kurang stabil. Sekiranya ulat mutan pada usia tertentu (pada akhir peringkat larva keempat) tertakluk kepada kejutan haba enam jam (dipanaskan hingga 30-33 ° C), kemudian selepas molt seterusnya, crawler pentas kelima adalah berbeza – hitam, dengan prozelen atau warna hijau yang hampir normal.

Mengambil kesempatan ini, saintis menetapkan larva secara artifisial dengan mutasi. hitam. Caterpillar yang bertindak balas terhadap kejutan haba dengan minima (iaitu baki hitam atau hampir hitam) telah dipilih dalam satu baris. Dalam barisan lain, sebaliknya, individu-individu yang bertindak balas terhadap terlalu panas dengan penghijauan maksimum dipilih.Sudah dalam generasi ketujuh di baris pertama, keupayaan untuk bertindak balas terhadap kejutan haba dengan mengubah warna (monophenisme lengkap) telah hilang sepenuhnya.

Dalam baris kedua, selama 13 generasi, polifenisme sebenar telah muncul. Semua ulat dalam talian ini kini menjadi hijau terang pada suhu malar 28 ° C. Kejutan haba, pemanasan hingga 30-33 ° C, tidak diperlukan lagi. Pada suhu yang lebih rendah, trek tetap hitam.

Ular garis polifenik, diikat di perut, hangat menjadi hijau di depan dan kekal di belakang (angka dari artikel dalam Sains)

Untuk memeriksa sama ada perubahan warna dalam ulat polifenik berkaitan dengan hormon remaja, para saintis menjalankan eksperimen kejam yang berikut: mereka mengikat ketat ulat di seluruh perut supaya hormon sintetik di kepala dan dada tidak dapat masuk ke belakang badan. Ular yang stoically menderita ejekan dan membuktikan ketepatan anggapan penyihir mereka, beralih hijau di depan dan tersisa hitam di belakang (lihat rajah).

Ular dari garis monofen, secara semula jadi, tetap hitam walaupun dengan perban, bahkan tanpa.

Ia juga mendapati bahawa apabila kandungan ulat polifenik hangat, kepekatan hormon remaja lebih tinggi daripada hormon monophenic.Eksperimen-eksperimen ini dan lain-lain menunjukkan bahawa peralihan dari ciri-ciri keadaan pertengahan mutan hitam asli kepada monophenisme tulen dan polifenisme dikaitkan dengan perubahan keturunan dalam rembesan hormon remaja dan kepekaan tisu untuk tindakannya.

Kajian menunjukkan bagaimana, berdasarkan mutasi rawak (seperti mutasi hitam) di bawah pengaruh pemilihan, polifenisme yang benar boleh berkembang dan bahawa perubahan dalam peraturan hormon mungkin memainkan peranan penting dalam transformasi evolusi sedemikian.

Kesimpulan evolusi yang lebih umum dari kerja adalah genotip itu boleh mengandungi pelbagai kemungkinan baru (pilihan pembangunan) dalam bentuk laten yang tidak terwujud pada saat ini, yang disamarkan oleh berbagai mekanisme pengawalseliaan – misalnya dengan peraturan hormon yang sama. Tetapi dalam keadaan yang luar biasa, akibat mutasi atau tekanan, mekanisme pengawalseliaan mungkin gagal, dan kebolehubahan laten akan menjadi jelas dan boleh menjadi asas untuk pembangunan penyesuaian yang baru dan berguna.

Sumber: Yuichiro Suzuki, H. Frederik Nijhout. Evolusi Polifenisme oleh Penginapan Genetik // Sains. 2006. V. 311. P. 650-652.

Idea-idea yang mempunyai pluraliti kemungkinan laluan pembangunan organisma dengan genotip yang sama mungkin mendasari transformasi evolusiyang sebelum ini dinyatakan oleh beberapa evolusionis utama (I. I. Schmalhausen, K. H. Waddington, M. A. Shishkin). Idea ini dikembangkan secara terperinci dalam rangka "epigenetic evolution evolution" yang dipanggil. Lihat M. A. Shishkin. Evolusi sebagai proses epigenetik.

Alexander Markov


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: :???: :?: :!: