Mom-Gene: Die Lebendgeburten dieser Kakerlakenart liegen in ihrer DNA

Eine Kakerlakenart ist eine der wenigen Insekten auf der Welt, die einige bemerkenswerte Merkmale mit dem Menschen teilt: Wie der Mensch bringen käferähnliche Kakerlaken ihre Jungen zur Welt, und sie scheinen auch in der Lage zu sein, ihren Jungen Nährstoffe aus ihrem Körper zuzuführen, ähnlich wie das Stillen beim Menschen.

Nun lernt ein Forscher, wie diese Kreaturen diese Eigenschaften auf genetischer Ebene entwickelten, und die Ergebnisse könnten helfen, das sehr säugetierähnliche Verhalten dieser Kakerlaken zu erklären.

Die Käfer-Mimik-Kakerlake (Diploptera punctata) ist nicht der gleiche Schädling, den Sie vielleicht auf Ihrem Küchenboden herumhuschen sehen; Es ist eine viel kleinere Kakerlakenart, die in den tropischen Wäldern der polynesischen Inseln beheimatet ist. Diese Kakerlake ist auch eine der wenigen Insekten, die lebende Junge zur Welt bringen, anstatt Eier zu legen.

“Sie tragen nicht nur ihre Nachkommen, sondern stoßen sie auch mit einem milchigen Sekret an”, sagte Emily Jennings, Doktorandin am Department of Biological Sciences der Universität von Cincinnati und leitende Forscherin dieses Projekts, gegenüber Live Science. Das milchige Sekret besteht aus Kohlenhydraten, Eiweiß und anderen Nährstoffen, die für Babyschaben notwendig sind, erklärte sie.

Um mehr darüber zu erfahren, was passiert, wenn eine käferähnliche Kakerlake schwanger wird, untersuchte Jennings die RNA oder Ribonukleinsäure der Insekten. Dieses Molekül speichert Informationen, die für die Ausführung aller in der DNA eines Organismus gespeicherten Anweisungen unerlässlich sind – ähnlich wie eine Bedienungsanleitung mit allen genetischen Informationen eines Organismus. Während das Studium der DNA an sich sehr wichtig ist, um zu verstehen, wie verschiedene Funktionen funktionieren können, sagt RNA Wissenschaftlern, welche Gene tatsächlich im Körper aktiv sind, so die US National Institutes of Health.

Als Jennings mit diesem Projekt begann, gab es weniger als 100 Gene, die für die käferähnliche Kakerlake identifiziert worden waren, sagte sie Live Science. Jetzt haben Jennings und ihre Kollegen mehr als 11.000 käferähnliche Kakerlakengene gefunden. Obwohl sie das Genom noch nicht sequenziert oder die gesamte genetische Formel für dieses Insekt entschlüsselt haben, hat Jennings begonnen, einige, die die weibliche Kakerlake während der Schwangerschaft betreffen, genauer zu betrachten.

Sie und ihre Kollegen fanden mehrere Gene, die spezifisch mit der Schwangerschaft in der weiblichen Kakerlake assoziiert waren. Es gab viele Gene, die mit dem Stoffwechsel verbunden waren — Funktionen wie Fettstoffwechsel und Stickstoffstoffwechselwege, die während der Schwangerschaft eindeutig stärker exprimiert wurden, sagte Jennings.

Für Wissenschaftler ist es wichtig zu verstehen, wie der Stoffwechsel während der Schwangerschaft funktioniert, da er bestimmt, wie bestimmte Nährstoffe im weiblichen Körper gespeichert werden, um die sich entwickelnden Nachkommen zu ernähren. Zum Beispiel glauben Wissenschaftler, dass sich der Stoffwechsel schwangerer Frauen verändert, um Proteine in den Muskeln als Reserve für später aufzubauen, so die Forschung von Wissenschaftlern der Universität Cambridge. Sie fanden auch ein Protein, das mit der erfolgreichen Produktion der milchigen Sekretion der Mutterschabe verbunden ist.

In früheren Forschungen fanden Forscher heraus, dass es einige juvenile Hormone in Insekten gab, die eine große Rolle bei der Entwicklung und Fortpflanzung und fast jeder biologischen Funktion von Insekten spielten. Das Hormon hemmt vollständig die Produktion der milchigen Sekretion, sagte Jennings.

Jennings und ihre Kollegen haben jetzt ein viel klareres Verständnis dafür, was in den verschiedenen Stadien der Schwangerschaft der Käfer-Mimik-Kakerlake vor sich geht.

Jennings hofft, dass ihre Forschung die Voraussetzungen dafür geschaffen hat, eine ganze Genomsequenz für diese Kakerlakenart zu beginnen. Sie hofft, dass dies dazu beitragen wird, ein interessantes reproduktives Rätsel in der konvergenten Evolution zu lösen — lebende Organismen, die dieselben Merkmale unabhängig voneinander entwickeln. In diesem Fall entwickelten sich die Käfer-Mimik-Kakerlake und Säugetiere beide zur Geburt lebender junger Menschen, aber sie taten dies auf verschiedenen Zweigen des Evolutionsbaums.

“Die Fortpflanzung, bei der die Mutter lebend zur Welt kommt, hat sich im Tierreich 200-mal unabhängig voneinander entwickelt”, sagte Jennings. Biologen wissen schon lange davon, verstehen aber immer noch nicht ganz, wie es passiert, sagte sie.

Jennings möchte auch einige Geheimnisse darüber lüften, was es braucht, damit ein Insekt erfolgreich lebendgebären und Nachkommen großziehen kann. ” kann einen langfristigen Einfluss auf die Mutter und die Babys haben, nachdem sie geboren sind”, sagte Jennings. “Babys sind gierig. Und die Mutter möchte ihnen alles geben, was sie kann, während sie ihre eigene Gesundheit und Fitness beibehält.”

Wenn Wissenschaftler verstehen können, wie sich diese Belastungen und Belastungen auf schwangere und Mama-Kakerlaken auswirken, könnte es möglich sein, dasselbe Phänomen bei Säugetieren oder anderen Insekten zu modellieren, sagte Jennings gegenüber Live Science.

Jennings präsentierte ihre Ergebnisse Jan. 7 auf dem nationalen Treffen der Gesellschaft für integrative und vergleichende Biologie in Portland, Oregon.

Folgen Sie Elizabeth Newbern @liznewbern. Folgen Sie Live Science @livescience, Facebook & Google+. Originalartikel auf Live Science.