|
Getting to the Guts of Tadpole Carnivory让蝌蚪变为食肉动物 小丑蛙（Lepidobatrachus laevis）是水族馆的常客，它们的蝌蚪与我们平常见到的不同，是吃荤的。大部分青蛙在发育的早期一般吃素，变态之后才捕食飞行的苍蝇。而小丑蛙从诞生的第一天起就是食肉动物，狼吞虎咽的吞下从他身边经过的任何东西，甚至包括同类的蝌蚪。消化系统的结构能解释他们的行为：与大多数别种蝌蚪又长又折的肠子正好相反，小丑蛙的胃巨大而且结构清晰而肠子却又短又直。现在Nanette Nascone-Yoder弄清楚它们为什么会是这样了。 北卡罗来纳州州立大学的兽医Nascone-Yoder报道了抑制发育的单一信号---视黄酸---可以使通常植食性的蝌蚪产生肉食的行为。这个实验的结果表明小丑蛙蝌蚪进化出那样不寻常的饮食习惯并不需要花费太大。奥斯陆大学的Mihaela Pavlicev 认为“揭示发育上进化改变的分子机制非常有意义”，而且“更有趣的是相对简单的改变---仅仅涉及单一因素---就可以造成行为上如此大的变化”。 Nascone-Yoder和她的同事在非洲爪蟾蜍(Xenopus laevis)的胚胎上检测了200多种在发育可能有影响作用的小分子。这些胚胎是透明的，所以在其发育的过程中可以监控消化道。研究人员在头、心脏和神经系统已经形成、但是消化系统还没有出现的时间点上注射这些化学药品。 一些药物使得非洲爪蟾蜍又长又折的肠子变短而且胃更明显---其中的两种抑制剂是视黄醛。研究人员还调整了肠子的折叠结构，使得一个左右折叠的环向后，给胃更大的空间，把肝脏和胰脏置于中间。“这样看起来就与我们平常看到的肉食性的蝌蚪的消化结构非常相似了” Nascone-Yoder说。 进一步的研究中，当她的研究组把视黄醛注射到发育中的小丑蛙的胚胎中时，消化系统看起来更像是非洲爪蟾蜍的，那个左右折叠的环向前而且胰脏和肝脏的位置更加不对称。他们追踪出Pitx2这个基因影响消化系统的折叠和位置分布，而在改变视黄醛的注射量之后，这个基因的表达模式发生了变化。 耶鲁大学的进化发育生物学家Günter Wagner认为“证据很有说服力”，但是宾夕法尼亚州斯沃斯莫尔学院的发育生物学家Scott Gilbert,认为还需要更多的证据，他说“在确切证明消化系统的改变与（视黄醛）是相关之前，我不准备说这是一个重要的故事”。 与此同时，Nascone-Yoder的同事、哈佛大学的James Hanken在试着理解这些改变是如何进化的。他认为小丑蛙蝌蚪也许是简单的加速了消化系统的发育，直接跳过幼虫时期的消化行为。如果事实是这样，那么这个过程应该也涉及到调控变态过程的甲状腺激素。这正是Nascone-Yoder和她的研究小组的下一步的研究计划。 链接: http://www.sciencemag.org/content/331/6015/280.2.full SCIENCE Volume 331 Number 6015 (21 Jan 2011) Known in the aquarium trade as Budgett's frog, Lepidobatrachus laevis is not your typical tadpole. Most frogs at this early stage of life are primarily plant eaters, only later metamorphosing into quick fly catchers. But from day one, Budgett's frog is a carnivore, swallowing whatever wiggles by, including fellow tadpoles. Its gut reflects this voracious lifestyle: It has a very large, well-defined stomach and a short intestine, quite the contrast from the long, winding tube of most tadpoles. Nanette Nascone-Yoder now knows how it gets that way. A developmental biologist at North Carolina State University College of Veterinary Medicine in Raleigh, Nascone-Yoder reported that the inhibition of a single developmental signal—retinoic acid—can yield the carnivorelike gut morphology in a tadpole species that's normally mostly vegetarian. That suggests that it didn't take much for the Budgett's frog tadpole to evolve its unusual eating habits. “Revealing the molecular mechanism contributing to evolutionary change in development is significant,” says Mihaela Pavlicev of the University of Oslo. But it's “particularly interesting that the change is relatively simple, involving a single factor [that explains] so much of what appears to be a complex morphological change.” | 
浙公网安备 33010202000686号 ( 浙ICP备09035230号-1 )
发表于 2011-1-22 16:34:58
发表于 2011-1-22 18:05:46
