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保护甲虫不被自己的武器焚烧的材料有希望

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-02-07浏览次数:1978

宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示,甲虫甲虫会产生腐蚀性化学物质,喷洒在防御性捕食者身上,而预防身体免受这些有毒物质影响的化合物可用于生物工程或生物医学应用。

Carabidae家族代表了极其多样化的昆虫,有近40,000种。其中一个让它们茁壮成长的特征是独特的腺体系统。它生产,储存和促进有毒化学物质 - 如甲酸,酚类和浓缩过氧化氢 - 以防止想要吃甲虫,两栖动物甚至小型哺乳动物的昆虫。

pygidial腺体位于腹部,由防御性化学物质产生的叶片组成,通过长收集管连接到肌肉化的储库。在大多数甲板甲虫中,该水库在腹部开口处具有管道。构成腺体系统并含有防御性化学物质的组织长期以来一直是昆虫学家们的一个谜。

“我们不知道这些组织是由什么组成的,”昆虫学助理教授Tanya Renner说。他在农业科学学院的研究小组最近发现,弹性蛋白resilin使甲虫甲虫成为昆虫世界的化学家。 “他们生产超过250种不同的化合物来保护自己。”

以前没有研究表明昆虫如何避免因储存泵收缩或其所含防御性化学物质的腐蚀作用而引起的潜在应力对腺体成分的损害。然而,使用先前宾夕法尼亚州昆虫学研究(一种基于自发荧光的激光扫描显微镜)开创的研究过程,研究人员找到了答案。

使用这种方法,研究人员仔细检查了宾夕法尼亚州的地面甲虫,这取决于它们的含量,它们发出不同波长的光。他们发现腺体系统中的组织运输防御性化学物质,富含软橡胶树脂,这种化合物存在于许多昆虫和其他节肢动物中。 Resilin为机械活动提供弹性,例如跳蚤腿关节或蝗虫翅膀铰链。但之前不知道resilin是甲虫腺体系统。

博士昆虫学首席研究员亚当罗克(Adam Rork)指出,甲虫可以将体内多长度的pygidial腺体内容物排出。当宾夕法尼亚地面甲虫没有为自己辩护时,他们是农业朋友,每天消耗体重,吃蚜虫,飞蛾和甲虫幼虫等害虫,以及蜗牛。

Rork为这项研究收集了地面甲虫 - 其结果于今天(2月25日)发布,涉及节肢动物结构和发育 - 来自宾夕法尼亚州立大学公园校园内几英里的农业。他在宾夕法尼亚州立大学的显微镜和细胞计数设施中解剖昆虫并准备腹部组织进行扫描。

他认为,carabid甲虫pygidial腺 - 丰富的resilin - 是一个关键的创新和进化适应,使动物王国中最大的家庭之一能够存活多年。

“虽然已经做了很多工作来描述许多亚科中这些腺体的形态,但对组织成分的研究却很少,”他说。 “我们的研究结果不仅对了解这些结构是如何发展的,而且对抵抗遏制和排出细胞毒性化学物质的压力至关重要。”

除了提高对昆虫组织成分的认识外,Renner认为resilin是一种化合物,由于其独特的性质,可用于未来的生物工程和生物医学应用。她解释说,科学家现在对昆虫和蜘蛛衍生化合物感兴趣,因为这些结构已经进化并证明其强度足以在现实世界中保持强壮。

“他们坚持并且往往比综合更好,”她说。 “因为它不透气,对化学品具有很强的抵抗力和柔韧性,所以在我们需要将两种不同的化学物质彼此远离但在同一环境中相互远离的应用中,resilin似乎是一种屏障材料。坚强的候选人。“

Rork补充说,另一个潜在的用途是组织工程。 Resilin与人体中发现的蛋白质弹性蛋白有许多相似之处,可用于为患有退行性疾病或损伤的人设计新组织。

Renner说,这项研究是通过宾夕法尼亚州立大学的显微镜和细胞计数设备进行的,这些设施为学生提供了复杂仪器的便捷访问和培训。

“这不仅仅是基础设施,也是非常不寻常的学生可以使用的工作人员 - 这就是为什么宾夕法尼亚州的昆虫学如此特别。”