Mom-genen: de levendgeborenen van deze kakkerlak bevinden zich in het DNA

een kakkerlak is een van de enige insecten ter wereld die een aantal opmerkelijke eigenschappen deelt met de mens: net als de mens worden ook keverachtige kakkerlakken levend geboren.

nu leert een onderzoeker hoe deze wezens deze eigenschappen op genetisch niveau ontwikkelden, en de bevindingen zouden kunnen helpen om het zeer zoogdierachtige gedrag van deze kakkerlakken te verklaren.

de kever die kakkerlak nabootst (Diploptera punctata) is niet hetzelfde ongedierte dat je op je keukenvloer ziet rondscharrelen; het is een veel kleinere kakkerlak die voorkomt in de tropische bossen van de Polynesische eilanden. Deze kakkerlak is ook een van de weinige insecten die jongen baren in plaats van eieren te leggen.

“niet alleen dragen ze hun nageslacht, maar ze prikken ze met een melkachtige afscheiding”, vertelde Emily Jennings, een doctoraatsstudent aan de Universiteit van Cincinnati Department of Biological Sciences en de hoofdonderzoeker van dit project, aan Live Science. De melkachtige secretie bestaat uit koolhydraten, eiwitten en andere voedingsstoffen die nodig zijn voor baby kakkerlakken, legde ze uit.

om meer te weten te komen over wat er gebeurt als een kever die kakkerlak nabootst zwanger wordt, onderzocht Jennings het RNA van de insecten, of ribonucleïnezuur. Dit molecuul slaat informatie op die essentieel is voor het uitvoeren van alle instructies die zijn opgeslagen in het DNA van een organisme — zoiets als een handleiding met alle genetische informatie van een organisme. Terwijl de studie van DNA op zich erg belangrijk is om te begrijpen hoe verschillende functies kunnen werken, vertelt RNA wetenschappers welke genen daadwerkelijk actief zijn in het lichaam, volgens de Amerikaanse National Institutes of Health. Toen Jennings met dit project begon, waren er minder dan 100 genen geïdentificeerd voor de kever die kakkerlak nabootste, vertelde ze aan Live Science. Jennings en haar collega ‘ s hebben meer dan 11.000 keverachtige kakkerlakkengenen gevonden. Hoewel ze het genoom nog niet hebben gesequenced, of de hele genetische formule hebben gedecodeerd, voor dit insect, is Jennings begonnen om meer te kijken naar een paar die de vrouwelijke kakkerlak tijdens de zwangerschap beïnvloeden.

zij en haar collega ‘ s vonden verschillende genen die specifiek geassocieerd werden met zwangerschap bij de vrouwelijke kakkerlak. Er waren veel genen geassocieerd met metabolisme — functies zoals lipidenmetabolisme en stikstofmetabolisme routes die duidelijk meer werden uitgedrukt tijdens de zwangerschap, Jennings zei.

het is belangrijk voor wetenschappers om te begrijpen hoe metabolisme werkt tijdens de zwangerschap, omdat het bepaalt hoe bepaalde voedingsstoffen worden opgeslagen in het vrouwelijk lichaam om de zich ontwikkelende nakomelingen te voeden. Wetenschappers denken bijvoorbeeld dat de stofwisseling van zwangere vrouwen verandert om eiwitten in de spieren op te bouwen als reserve voor later, volgens onderzoek van wetenschappers aan de Universiteit van Cambridge. Zij vonden ook een proteã ne verbonden aan de succesvolle productie van melkachtige afscheiding van de moederkakkerlak.

in eerder onderzoek vonden onderzoekers dat er enkele juveniele hormonen in insecten waren die een grote rol speelden in de ontwikkeling en voortplanting, en bijna elke biologische functie van insecten. Het hormoon remt volledig de productie van de melkachtige secretie, zei Jennings.Jennings en haar collega ‘ s hebben nu een veel beter begrip van wat er gebeurt tijdens de verschillende stadia van de kever die de zwangerschap van de kakkerlak nabootst.Jennings hoopt dat haar onderzoek de weg heeft gebaand voor een hele genoomsequentie voor deze kakkerlak. Ze zei dat ze hoopt dat het zal helpen om een interessante reproductieve puzzel in convergente evolutie te ontrafelen-levende organismen die dezelfde eigenschappen onafhankelijk van elkaar evolueren. In dit geval, de kever imiteren kakkerlak en zoogdieren beide geëvolueerd tot geboorte levend jong, maar ze deden dit op verschillende takken van de evolutionaire boom.”Voortplanting waar de moeder levend geboren wordt, is 200 keer onafhankelijk van elkaar geëvolueerd in het dierenrijk”, zei Jennings. Biologen weten dit al lang, maar begrijpen nog steeds niet helemaal hoe het gebeurt, zei ze.Jennings wil ook een aantal mysteries ontrafelen over wat er nodig is voor een insect om met succes levend geboren te worden en nakomelingen op te voeden. “kan een langdurige impact hebben op de moeder en de baby’ s nadat ze zijn geboren, ” Jennings zei. “Baby’ s zijn hebberig. En de moeder wil ze alles geven wat ze kan, terwijl ze nog steeds haar eigen gezondheid en fitness behoudt.”

als wetenschappers kunnen begrijpen hoe deze stress en druk invloed hebben op zwangere en mama kakkerlakken, zou het mogelijk zijn om hetzelfde fenomeen te modelleren bij zoogdieren of andere insecten, vertelde Jennings aan Live Science.

Jennings presenteerde haar bevindingen Jan. 7 op de Nationale Vergadering van de Society for Integrative and Comparative Biology in Portland, Oregon.

volg Elizabeth Newbern @liznewbern. Volg Live Science @livescience, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over Live Science.