Насекомые при переходе от личинки к взрослой особи полностью меняют свою жизненную форму: гусеница совершенно не похожа на бабочку.
Естественно, такое уникальное превращение не могло не заинтересовать ученых. Но биохимия процесса пока непонятна. О спусковом крючке, например, известно совсем немного: лишь то, что метаморфоз связан с гормоном насекомьего мозга PTTH.
Картину прояснили исследования, проводимые под руководством Майкла О’Коннора (Michael O'Connor), профессора генетики, клеточной биологии и развития Университета Миннесоты (University of Minnesota). Ученые нашли рецептор, с которым связывается гормон PTTH, и доказали влияние гормона и рецептора на метаморфоз на генетическом уровне.
Гормон PTTH действует посредством другого гормона, который вырабатывается в грудной железе насекомых и запускает линьку. Повышение уровня гормона линьки останавливает рост насекомого и запускает процесс метаморфоза. Неясен был механизм, по которому один гормон активизирует другой.
Поиск недостающего звена
Прежде всего ученые озадачились поиском рецептора к PTTH. Подсказку они получили из физиологии человека: PTTH насекомых по структуре сходен с человеческим фактором роста, который связывается с тирозинкиназным рецептором (эти рецепторы фосфорилируют белки по тирозиновым остаткам).
Ученые начали поиск белков-рецепторов такого же класса и нашли белок Torso, который при развитии личинки насекомого образуется в грудной железе.
Оказалось, что Torso — это и есть рецептор гормона PTTH.
Функциональную связь этих двух белков ученые доказали на дрозофиле. Используя метод РНК-интерференции, они заблокировали ген torso в железе дрозофилы. В результате куколки дрозофилы образовались гораздо позже, но при этом они были крупнее, чем в норме. Такой же эффект вызывал недостаток белка PTTH. Очевидно, при недостатке как гормона, так и его рецептора личинки продолжали расти, а метаморфоз задерживался.
Гормон можно съесть
Интересно, что эффект недостатка белков можно было обратить вспять, если просто добавлять в корм личинке гормон линьки. Тогда она получала его напрямую и окукливалась вовремя.
Избыток PTTH, с другой стороны, приводил к тому, что личинки дрозофилы окукливались слишком рано и из мелких куколок вылуплялись мелкие мухи.
Так что одни и те же гены у насекомых определяют как сроки превращения, так и размер тела. Ученые полагают, что изучение механизма метаморфоза поможет созданию биологических методов контроля над численностью сельскохозяйственных вредителей и других вредных насекомых. Правда, для этого надо еще разобраться, как влияют на продукцию гормонов насекомых факторы внешней среды, и это биологи собираются сделать на следующем этапе работы.
Люди тоже растут и изменяются
Интересно также, пишут авторы статьи, понять, насколько система превращения и роста у насекомых работает сходно с системой, контролирующей рост и половое созревание у человека (в нее входят гипоталамус, гипофиз и половые железы). Как ни странно, они считают, что механизмы могут быть похожими.
«В общих чертах метаморфоз насекомых можно сравнить с преобразованиями, которые происходят в организме человека при половом созревании, — считает О’Коннор. — С биологической точки зрения эти преобразования и у насекомых, и у человека имеют сходную цель: обеспечить способность к размножению ровно в то время, когда нужно». Сходство можно усмотреть в том, что метаморфоз насекомых происходит при достижении определенного размера тела, так же, как и у человека половое созревание начинается после периода интенсивного роста.
Статья о том, что мы чем-то похожи на насекомых, опубликована в журнале Science.
