科學家揭示甲蟲角的進化來源

2021-01-14 科學網

科學家揭示甲蟲角的進化來源

作者：

小柯機器人

發布時間：2019/11/22 14:33:25

美國印第安那大學Yonggang Hu和Armin P. Moczek合作揭示，甲蟲的角是由翅膀類的一系列同源物進化而來的。這一研究成果發表在11月22日出版的國際學術期刊《科學》上。

研究人員研究了金龜子科甲蟲中前胸角的起源，甲蟲是動物界中第二性狀特徵最明顯的生物之一。研究表明，胸前角源於雙邊來源的組織；指導胸前角形成在功能上需要多種翼形成的基因；並且，在沒有Hox輸入的情況下，胸前角原基會轉變為異位翼。

然而，一旦被誘導，胸前角的轉錄特徵與翅膀和其他翅膀系列同源物的轉錄特徵明顯不同。該研究結果證實了胸前角和昆蟲翅膀之間的系列同源性，並表明其他昆蟲的新特徵也可能類似地源自翅膀系列同源物以及隨之建立的結構特異性轉錄圖譜。

據介紹，了解個體新穎且複雜的特徵如何產生的是進化生物學的一項基本難題。

附：英文原文

Title: Beetle horns evolved from wing serial homologs

Author: Yonggang Hu, David M. Linz, Armin P. Moczek

Issue&Volume: 2019/11/22

Abstract: Understanding how novel complex traits originate is a foundational challenge in evolutionary biology. We investigated the origin of prothoracic horns in scarabaeine beetles, one of the most pronounced examples of secondary sexual traits in the animal kingdom. We show that prothoracic horns derive from bilateral source tissues; that diverse wing genes are functionally required for instructing this process; and that, in the absence of Hox input, prothoracic horn primordia transform to contribute to ectopic wings. Once induced, however, the transcriptional profile of prothoracic horns diverges markedly from that of wings and other wing serial homologs. Our results substantiate the serial homology between prothoracic horns and insects wings and suggest that other insect innovations may derive similarly from wing serial homologs and the concomitant establishment of structure-specific transcriptional landscapes.

DOI: 10.1126/science.aaw2980

Source: https://science.sciencemag.org/content/366/6468/1004

Science：《科學》，創刊於1880年。隸屬於美國科學促進會，最新IF：41.037

相關焦點

  • 中國學者Science封面論文:甲蟲胸節上的角與翅膀系列同源
    獨角仙等甲蟲有著奇特而形態多變的「犄角」，那是雄性競爭配偶的重要工具。印第安納大學 Armin P. Moczek 團隊首次揭示，甲蟲前胸背部的角由翅膀的系列同源器官進化而來。這項研究對思考如何更好地定義進化新徵（evolutionary novelty）有著重要意義，於 11 月 22 日登上Science封面。
  • 汽車也壓不扁的甲蟲?科學家揭示鐵定甲蟲堅硬外殼密碼
    科學家揭示鐵定甲蟲堅硬外殼密碼 澎湃新聞記者 張唯 2020-10-22 08:14 來源：澎湃新聞
  • 科學家發文首次揭示新型冠狀病毒進化來源
    今天，中國科學家發表的一篇最新論文，首次揭示新型冠狀病毒進化來源，以及其傳播依賴的可能蛋白，為人們認識這種新型病毒提供了重要線索和科學依據。　　1月21日，中國科學院上海巴斯德研究所研究員郝沛、軍事醫學研究院國家應急防控藥物工程技術研究中心研究員鍾武和中國科學院分子植物卓越中心合成生物學重點實驗室研究員李軒合作，帶領研究團隊在《中國科學：生命科學》英文版上發表論文，分析闡述了引起近期武漢地區肺炎疫情暴發的新型冠狀病毒的進化來源，及其與導致「非典」疫情的SARS冠狀病毒、「中東呼吸症候群」MERS冠狀病毒的遺傳進化關係，並揭示了武漢新型冠狀病毒
  • 甲蟲與真菌共生合作,逐漸融為一體,也許是許多基因的來源方式
    圖片：mBio（2020） DOI：10.1128/mBio.02430-19如果您是甲蟲，生活會很艱難。有人想吃掉你，而你卻阻止不了他們。在廣闊的世界中，您很小。即使您很幸運能夠繁殖，討厭的真菌也可能會來破壞您的卵。幸運的是，對於在整個南美發現的取名為Lagria villosa的甲蟲來說，其祖先很早就吸取了一些細菌。
  • 射炮步甲:甲蟲界的火炮手,科學家揭示了它們非凡火力的化學成分
    這些有毒化學物質的高壓爆發不會傷害甲蟲本身，但它會汙染和刺激人類皮膚，並能直接殺死較小的敵人。射炮步甲非同尋常的武器庫被一些人當作上帝存在的證明：神創論者認為，這樣一個複雜的、多步驟的防禦機制不可能是偶然進化出來的，一定是被創造出來的。
  • 科學家發現甲蟲黏性結構秘密
    潛水甲蟲需要高超的「腿功」來獲得異性的芳心。當遇到追求者時，水生鞘翅目的雌性甲蟲會劇烈擺動，雄性甲蟲必須用腿部類似毛髮的部位掛住雌性甲蟲才能交配。
  • 我國科學家揭示新型冠狀病毒進化來源 揭示傳染人的分子作用通路
    新民晚報訊 從中國科學院獲悉，中科院上海巴斯德研究所研究員郝沛、軍事醫學研究院國家應急防控藥物工程技術研究中心研究員鍾武和中科院分子植物卓越中心合成生物學重點實驗室研究員李軒合作，今天在《中國科學：生命科學》英文版在線發表論文，分析闡述了引起近期武漢地區肺炎疫情爆發的新型冠狀病毒的進化來源
  • 科學家揭開鐵定甲蟲外殼「堅不可摧」的秘密
    據外媒CNET報導，鐵定甲蟲的外骨骼是動物界最堅硬的外骨骼之一，甚至能經受住被汽車的碾壓。科學家們現在認為他們已經知道其中的原因。在本周三發表在 《自然》 雜誌上的一項研究中， 研究人員揭開了鐵定甲蟲驚人的抗壓能力的秘密，並展示了新的超強韌材料如何利用甲蟲的生物學優勢。
  • 甲蟲 是外星人?!
    正當警方困惑的時候，附近的一位小朋友捉到了一種3隻角的「甲蟲」其實，這是早期日本經典特攝劇傑克奧特曼中的一個片段片子中這隻有著三隻角的甲蟲正是來自宇宙的外星人！至那天那晚那位少年撿到這隻三隻角甲蟲的時候這個【外星尤物】就開始穿梭在各種卡通片中扮演著各種角色影響著幾代人的童年從此它在人們的心中也有了多重身份表面上它是自然界的鞘翅目昆蟲叫做
  • 科學家發現畢生在地下水中生活的甲蟲:完全失明
    【環球網科技綜合報導】據美國合眾社1月8日報導，兩位歐洲科學家發現了首例一生都生活在地下水中的甲蟲。研究人員在葡萄牙一個洞穴中發現了這種新物種的單個雌性標本。這種甲蟲的獨特分類通過其「明確的形態學與分子數據相結合」而得以顯現。
  • 《精靈寶可夢》圖鑑127:超級進化後才有了翅膀的甲蟲——凱羅斯
    它的牙齒是左右一排牙刷狀的；雖然是純蟲屬性，但它通過等級提升僅能學會一個蟲屬性招式，加上其他途徑能學會的蟲屬性招式也只有兩種，且它無法通過升級學會特殊招式，凱羅斯所屬分類的日語是くわがた，指雙角的分叉形狀也指鍬形甲蟲，但早前中文卻誤譯作「天牛」寶可夢，截至究極日月，只有凱羅斯和飛天螳螂家族的精靈球可能是全部精靈球中的任意一種。
  • 一種甲蟲可以在被青蛙吃下後從肛門完好無損地逃脫
    然而這正是青蛙吃的水生甲蟲Regimbartia attenuata所經歷的事情。來自神戶大學的生態學家Shinji Sugiura在周一發表在《Current Biology》上的新研究報告中揭示了更多關於這種動物逃跑行為的進化。當黑斑側褶蛙(Pelophylax nigromaculatus)吞下這種甲蟲之後，後者可以遊過青蛙的消化道而活下來並且最終完整地從其體內出來。
  • 科學家揭示能承受3.9萬倍自重壓力的鐵甲蟲結構
    剛柔並濟的裝甲結構日前，加州大學分校材料科學家大衛·基薩盧斯（David Kisailus）領導團隊，通過用CT掃描、顯微鏡圖像、三維列印模型和計算機模擬分析鐵甲蟲裝甲，終於揭示了其高強度的秘密，相關論文發表在《自然》雜誌上。「我們印象深刻。尤其是了解到這種甲蟲外殼不包含任何特殊礦物質，只是有機成分構成時。」
  • 研究揭示反芻動物角的進化起源和發生發育機制
    「牛羊鹿等這些草食動物大多沒有尖牙利爪，角既是它們面對捕獵者的自衛工具，也是同類間爭奪配偶和領地的主要工具。」姜雨告訴《中國科學報》，這些角是如何發展而來，形狀為何五花八門。　　6月22日，該聯合團隊從遺傳學角度首次提出反芻動物的角具有相同的細胞起源——頭部神經嵴幹細胞，其發育過程利用了基本相同的基因調控通路，為反芻動物角具有單一的進化起源和發生發育機制提供了證據。
  • 智勇雙全的擬步甲蟲
    不甘寂寞的黑肥尾蠍（來源：百度百科）在黑肥尾蠍卡羅家附近，居住著不會飛行的擬步甲蟲黑金一家，黑金和辛子夫婦共養育了三個孩子，它們一家是納米布沙漠甲蟲一族，黑金夫婦個頭大約兩釐米，三個孩子還沒有成年。在它們黑色的甲殼外面長滿了密密麻麻的微小的凸起的如同玻璃一樣光滑的小山丘，那是納米布沙漠甲蟲的特有標誌，也是它們賴以生存的秘密武器。不會飛行的擬步甲蟲（來源：中國國家地理中文網）夜晚剛剛降臨，黑金不顧白天的勞累，帶領著全家，向西面一百三十米高的沙丘進發。
  • 甲蟲如何適應地球自然環境?
    鏡頭此時所追尋的是一隻黑色的甲蟲。它不知從何處而來，卻向著沙丘的頂部奮力爬去。幾百米的距離，對於一隻身長2釐米的小甲蟲而言，猶如萬裡長徵。那麼，這個小甲蟲努力登頂的原因是什麼呢？　　跟隨甲蟲攀登的同時，人們注意到，隨著夜色越來越濃，沙漠溫度下降得更快了。如果在月色下仔細看，一層輕霧正在地面瀰漫開來。霧氣隨著夜色加深變得更濃，而甲蟲也成功登頂。
  • 丨甲蟲微視界丨Vol.87 —— 弓角豬金龜
    現在，來和牧野蟲社不務正業的設計師楊小億一起進入「甲蟲微視界」吧！※由於公眾號文章圖片顯示方式的問題，點擊圖片可查看更清晰的圖片 第八十七期：弓角豬金龜 拍  攝 者：楊小億照片後期：楊小億標本製作：楊小億標本提供：楊   煥文案編輯：楊小億專輯策劃：楊小億※ 此篇為丨甲蟲微視界丨專輯第八十七期
  • 科學家研製半機械昆蟲:向甲蟲肌肉植入電極
    北京時間4月6日消息，據國外媒體報導，新加坡南洋理工大學科學家近日通過向甲蟲肌肉中植入電極，從而可以精確地控制甲蟲的行走。研究人員認為，這種半機械昆蟲可以用於幫助人類完成許多複雜的任務，如間諜偵察、災難搜救等。
  • 丨甲蟲微視界丨Vol.72 —— 星肥角鍬形蟲
    現在，來和牧野蟲社不務正業的設計師楊小億一起進入「甲蟲微視界」吧！※由於公眾號文章圖片顯示方式的問題，點擊圖片可查看更清晰的圖片  第七十二期：星肥角鍬形蟲鞘翅目 / 多食亞目科：金龜總科 / 鍬形蟲亞科屬：Aegus種： platyodon二名法：Aegus platyodon (Parry, 1864)中文名：星肥角鍬形蟲
  • 科學家揭示北美野狼的進化歷程
    科學家揭示北美野狼的進化歷程 作者：小柯機器人 發布時間：2021/1/15 15:56:49 英國倫敦瑪麗皇后大學Laurent A. F. Frantz、澳大利亞阿德萊德大學Kieren J.