Мозг шелкопряда определяет диапаузу по температурной информации

Диапауза — это сезонная адаптационная стратегия насекомых и животных, при которой биологические функции приостанавливаются (например, яйца насекомых остаются в состоянии покоя до наступления благоприятных условий для вылупления). Это не пассивная реакция покоя на неблагоприятные условия, а активно индуцируемое состояние, которое возникает заранее в предвидении природных условий. Хотя предполагалось, что нейроэндокринные системы связаны с сезонной репродуктивной пластичностью, морфологические, физиологические, поведенческие и репродуктивные реакции диапаузы оставались неясными.

В новом исследовании было обнаружено, что шелкопряды (Bombyx mori) откладывают диапаузирующие яйца при 25 °C и недиапаузирующие — при 15 °C. Наблюдения показали, что самки определяют, откладывать ли диапаузирующие яйца, на основе температурной информации, воспринимаемой эмбриональным ортологом Bombyx TRPA1 (BmTRPA1). Ранее учёным было известно о химическом веществе, выделяемом мозгом для сигнализации о диапаузе. В данном исследовании учёные из Университета Синсю выяснили, что нейропептид коразонин регулирует высвобождение гормона диапаузы.

Доцент Сиоми из Университета Синсю заявляет: «Мы впервые показали, что коразонин является ключевым игроком в производстве покоящихся яиц в зависимости от температуры. В настоящее время мы исследуем механизм более высокого уровня, объясняющий, почему механизм секреции гормона различается в зависимости от температуры. Мы также начали исследование эволюционного процесса этого пути. Серия исследований раскрыла часть механизма сезонного ответа мозга у широкого круга насекомых и других животных. В будущем эта новая информация может быть использована для контроля размножения насекомых и эффективной борьбы с вредителями».

Коразонин (Crz) — это нейропептид, принадлежащий к тому же семейству, что и гонадотропин-рилизинг-гормон (GnRH) млекопитающих, который, как известно, контролирует сезонное размножение. Исследователи обнаружили, что высвобождение Crz контролируется ГАМКергической нейропередачей, и что температура в период яйца влияет на эту нейропередачу в период куколки, что и определяет диапаузу. Этот прогностический адаптивный ответ (PARs) наблюдается даже у млекопитающих, включая человека.

Шелкопряды — диморфные насекомые, то есть они повторяют жизненный цикл из двух поколений в год. Известно, что они откладывают покоящиеся яйца, которые останавливают нормальное развитие на ранних стадиях эмбриогенеза. Это определяется материнским эффектом температурной информации, которая запоминается и сохраняется. Также известно, что Crz замедляет скорость прядения шёлка у гусениц, что предполагает наличие у него множественных физиологических функций.