معلومة

8.2: دراسة حالة - تطور أجنحة الحشرات - علم الأحياء

8.2: دراسة حالة - تطور أجنحة الحشرات - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أجنحة الحشرات هي حداثة مهمة بشكل لا يصدق مرتبطة بإشعاع الحشرات في واحدة من أكثر الفروع تنوعًا على هذا الكوكب. إنهم يشغلون الأرض والماء والهواء ويأكلون تقريبًا كل مصدر غذاء يمكن تخيله. في حين أن أصلهم يبدو "من العدم" تقريبًا ، فقد كشفت الدراسات التنموية والحفرية الدقيقة عن رؤى رئيسية في تاريخهم التطوري. على عكس أرجل الحشرات ، التي تتكون على الجانب البطني من الجسم ، فإن الأجنحة عبارة عن زوائد ظهرية. يشير هذا وحده إلى أصل تطوري منفصل عن الأرجل لأنها ليست متجانسة بشكل متسلسل. ولكن ، مثل الأرجل ، توجد الأجنحة فقط في الأجزاء الصدرية - مما يشير إلى أن جينات Hox تحد من التعبير عن جينات منظم الجناح. يحتوي مخطط جسم الحشرة على ثلاثة أجزاء صدرية - T1 و T2 و T3. من بين هؤلاء ، فقط T2 و T3 يبنيان الأجنحة. في ذبابة الفاكهة، يتم تقليل الأجنحة T3 وتشكل رسنًا صغيرًا ، وهي أعضاء تحسس. في الخنافس مثل تريبوليوم ، الذي كان محور العديد من دراسات تطوير الجناح ، يشكل الجناح T2 elytron (الجمع: elytra) ، غطاء واقي صلب (الشكل 1).

يقوم جين Hox Scr بقمع تطور الجناح في T1 ، مما يقلل من تعبير Scr في تريبوليوم تعطي الخنافس ثمرة T1 إضافية تشبه elytron6. بالنظر عن كثب إلى نسيج T1 الذي يشكل الإليترون الإضافي في الخنافس ، وجد الباحثون في مختبر Tomoyasu أنه يتكون من نسجين منفصلين ، وكلاهما يعبر عادةً عن جين يسمى Vestigial6. عادة ما يتم التعبير عن الأثري في أنسجة الجناح المبكرة (تسمى "أقراص الجناح") ولكن يتم التعبير عنها أيضًا في عدد قليل من الأنسجة الأخرى في جسم الحشرة. كان مختبر Tomoyasu مفتونًا جدًا بحقيقة أنه تم قمع اثنين من الأنسجة المعبرة عن الأجنحة غير الجناحين من الالتقاء معًا لتشكيل جناح بواسطة Scr. يُطلق على هذين النسيجين اسم الصفيحة الجنبية (النسيج البطني الأكثر ، ويشار إليه باسم "الجنبي") والهامش المنحني (النسيج الظهري ، ويُشار إليه باسم "الترجال"). افترض مختبر Tomoyasu أن الأجنحة تطورت من أنسجة جدار الجسم هذه تندمج معًا وتنمو خارج الجسم (الشكل 2). تأتي بعض الأدلة من هذا من مقارنة الحشرات بالقشريات (لاحظ هنا أنني أستخدم كلمة "قشريات" للإشارة إلى جميع أنواع البانك قشريات غير الحشرية ولكن "القشريات" ليست فصيلة تطورية حقيقية).

تشكل الحشرات والقشريات فصيلة أحادية الخلية تسمى Pancrustacea وتشترك في نفس خطة الجسم الكلية. ومع ذلك ، فقد اشتقت الحشرات أطرافًا متشابهة عبر الفرع ، بينما تتمتع القشريات عمومًا بتنوع أكبر بكثير. في الماضي ، كان البنكرياس عبارة عن كائنات بحرية ولها أطراف متفرعة ، مع فرع واحد يشكل هياكل مثل الخياشيم. من الواضح أن الحشرات لا تستخدم الخياشيم ، لأنها تعيش على الأرض وليس في الماء ، لذلك يُعتقد أن الهياكل المكونة للخياشيم في القشريات تشكل الصفائح الجنبية في الحشرات. إذا كانت فرضية Tomoyasu صحيحة ، فإن الحشرات لديها بنية تشكيل خيشومية سلفية تنضم إلى جزء من جدار الجسم الظهري (موقع tergal) لتشكيل ملحق جديد - الجناح (الشكل 2).

حصل مختبر Tomoyasu على المزيد من الأدلة على ذلك عندما بحثوا عن متماثلات متسلسلة أخرى لأنسجة الجناح في أجزاء البطن. ووجدوا تعبيرًا جينيًا متكررًا للأثري في هياكل جدار الجسم الظهرية تسمى "مصائد الجن". توجد هذه الهياكل الدفاعية في تريبوليوم لكنها تختفي عند البلوغ. يعبرون عن جينات أخرى تحدد الجناح مثل Vestigial و Apterous (Ap) Nubbin و Disheveled (Dsh). ومن المثير للاهتمام أنها تتشكل على البطن ، وهي جزء من الجسم في الحشرات تشتهر بعدم نمو الأطراف. وجد المختبر أيضًا نسيجًا ثانيًا يعبر عن الجينات المحددة للجناح ، وهو الهامش البطني المنحني (الشكلان 1 و 2). استخدم المختبر محدد الجناح ومُصيدة الجن Nubbin لمتابعة تطور كل من الهامش المغطى ومصيدة الجن7.

عندما خفض الباحثون بشكل تجريبي مستويات جينات Hox في البطن Ubx و AbdA ، وجدوا أنه بدلاً من مصائد الجن ، حصلوا على اندماج اثنين من الأنسجة المعبرة عن Nubbin. شكل هذا النسيج المندمج لاحقًا نموًا يشبه الجناح في جزء من البطن (الشكل 3). يشير هذا إلى سيناريو تطوري حيث كان لسلف البنكرياس اثنان من الأنسجة التي تعبر عن الأنسجة في البطن والصدر. سيصبح نسيج tergal جزءًا من جدار الجسم وسينضم النسيج الجنبي إلى الأرجل البطنية ليصبح فرعًا خيشوميًا. عندما انتقلت الحشرات إلى الأرض ، كان النسيج المكون للخياشيم متاحًا للإمساك به حيث لم يعد يتم اختيار الخياشيم. في البطن ، يصبح النسيج المكون للخياشيم جزءًا من جدار الجسم ، ولكن في الصدر ، يندمج مع النسيج الصدري / النوبين الذي يعبر عن النسيج الرُجالي ليشكل أجنحة. في البطن ، حيث يتم قمع تشكيل الجناح ، يكون نسيج tergal Vestigial / Nubbin حراً في اتخاذ مصير جديد. في حالة تريبوليوم، تشكل بنية دفاعية في البطن ، مصائد الجن العذراء (الشكلان 3 والشكل 4). في القفص الصدري يشكل الهامش المنحني. وبهذه الطريقة ، تعتبر الأجنحة حديثة ، ولكن يمكن أيضًا اعتبارها متجانسة متسلسلة للصفائح الجنبية + الهامش المتعرج في الصدر بالإضافة إلى مصيدة الجن + النسيج الجنبي في البطن.


شاهد الفيديو: . تصنيف الحشرات رتبة ثنائيات الأجنحة ب. (أغسطس 2022).