2013年6月19日訊 /生物谷BIOON/--近日,，荷蘭萊頓大學的Maurijn van der Zee 和他的同事通過基因的方法移除紅色面粉甲蟲（赤擬谷盜）胚胎中的卵膜的實驗,，表明昆蟲在很大程度上依靠卵膜——一種防水膜，保護胚胎在受精卵內(nèi)安全的生長發(fā)育,。這對對防止昆蟲胚胎被水淹死乃至全部滅絕滅絕或是至關(guān)重要的,。該研究發(fā)表在Proceedings of the Royal Society of London Series B-Biological Sciences上。
卵膜密布于堅硬不透水的受精卵幾丁質(zhì)外殼下,，能夠阻止細胞內(nèi)水的流動,。在一項早期實驗中，van der Zee 使用了一種叫做RNA干涉的技術(shù)來限制Tc-zen1基因的活性,，而紅色面粉甲蟲的胚胎需要該基因的指導以合成卵膜,。出乎他的意料，在無卵膜合成的情況下胚胎仍然成活,。在萊頓大學的Chris Jacobs是該項研究成果的又一作者,，他說,，“這不得不讓我們思考為什么這種昆蟲還要費力去合成卵膜。”
防水
但是,，如上一段所講,，無卵膜胚胎可以存活，只是在理想的實驗室條件下的實驗,。在另一項新的研究中,，萊頓和他的團隊再次阻止Tc-zen1的表達，然后使受精卵置于濕度變化的環(huán)境中,。他們發(fā)現(xiàn),，在濕度小于5％的干燥環(huán)境中，僅有6％的無卵膜受精卵孵化,，而在更有利的條件下達到了70%,。在極其潮濕的環(huán)境中，無卵膜胚胎未能正常發(fā)育,，因為受精卵吸收了太多的水,。
Jacobs推測，進化的卵膜使這種古老的昆蟲可以在陸地上的任何地方產(chǎn)卵,，而不必僅限于像它們甲殼類親屬的水生生物棲息地,。在這方面，卵膜好比羊膜,，使一些脊椎動物打破水的限制的胚胎膜,，，而他們的親戚兩棲類動物則沒有這種膜,。 “征服土地是要抵抗干燥，”Jacobs說,。
Art Woods是密蘇拉市蒙大拿大學的生理生態(tài)學家,，他說“這是一系列非常精密的實驗，一直以來昆蟲的功能性結(jié)構(gòu)都是個謎團,。”
幾乎所有的昆蟲有的卵膜,，除了一些原始的昆蟲如蠹蟲和蒼蠅，包括家蠅和果蠅,。由于卵膜的合成需要胚胎提供能量,，Jacobs因此推測，果蠅失去合成卵膜的能力是為了適應更快的生長繁殖,。“如果你不必合成卵膜,，你有兩倍多的細胞供給胚胎，所以能生長發(fā)育的更快,。”這些蒼蠅把卵產(chǎn)在潮濕的棲息地,，如土壤，食物，腐爛的蔬菜或活組織,。
其他陸生節(jié)肢動物沒有卵膜,，它們要么把卵產(chǎn)在潮濕的棲息地或已經(jīng)進化適應。例如,，蜘蛛將它們的受精卵包裹在蜘蛛絲中,，蝎子胎生。沒有水對胚胎生長抑制的限制,，昆蟲能夠自由的在陸地生存,。
可是Woods說，卵膜不能作為昆蟲成功存活的唯一解釋,。昆蟲有復雜的生命周期,，他們征服土地過程與涉及的所有這些重大變化處于幾個不同的階段中。其他因素,，如飛行和與開花植物的協(xié)同進化,，也可能是非常重要的。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦的英文摘要
doi: 10.1098/rspb.2013.1082
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The extraembryonic serosa protects the insect egg against desiccation
Chris G. C. Jacobs, Gustavo L. Rezende, Gerda E. M. Lamers and Maurijn van der Zee1
Insects have been extraordinarily successful in occupying terrestrial habitats, in contrast to their mostly aquatic sister group, the crustaceans. This success is typically attributed to adult traits such as flight, whereas little attention has been paid to adaptation of the egg. An evolutionary novelty of insect eggs is the serosa, an extraembryonic membrane that enfolds the embryo and secretes a cuticle. To experimentally test the protective function of the serosa, we exploit an exceptional possibility to eliminate this membrane by zerknüllt1 RNAi in the beetle Tribolium castaneum. We analyse hatching rates of eggs under a range of humidities and find dramatically decreasing hatching rates with decreasing humidities for serosa-less eggs, but not for control eggs. Furthermore, we show serosal expression of Tc-chitin-synthase1 and demonstrate that its knock-down leads to absence of the serosal cuticle and a reduction in hatching rates at low humidities. These developmental genetic techniques in combination with ecological testing provide experimental evidence for a crucial role of the serosa in desiccation resistance. We propose that the origin of this extraembryonic membrane facilitated the spectacular radiation of insects on land, as did the origin of the amniote egg in the terrestrial invasion of vertebrates.
