Mamma gener: denna kackerlacka arter levande födslar är i sitt DNA

en kackerlacka arter är en av de enda insekterna i världen som delar några anmärkningsvärda egenskaper med människor: som människor, skalbagge härma kackerlackor ge levande födelse till sina ungar, och de verkar också kunna ge näringsämnen från sina kroppar till sina ungar, liknande den näring som tillhandahålls av amning hos människor.

nu lär en forskare hur dessa varelser utvecklade dessa egenskaper på den genetiska nivån, och resultaten kan hjälpa till att förklara dessa roaches mycket däggdjursliknande beteenden.

beetle mimic kackerlacka (Diploptera punctata) är inte samma skadedjur som du kan se scurrying runt på ditt köksgolv; det är en mycket mindre art av kackerlacka som är infödd i de polynesiska öarnas tropiska skogar. Denna kackerlacka är också en av de få insekter som föder levande unga istället för att lägga ägg.

” inte bara bär de sina avkommor, men de prodding dem med en mjölkaktig sekretion”, Emily Jennings, doktorand vid University of Cincinnati Institutionen för Biologiska Vetenskaper och ledande forskare på detta projekt, berättade Live Science. Den mjölkiga utsöndringen består av kolhydrater, protein och andra näringsämnen som är nödvändiga för babyroaches, förklarade hon.

för att lära dig mer om vad som händer när en skalbagge efterliknar kackerlacka blir gravid, undersökte Jennings insekternas RNA eller ribonukleinsyra. Denna molekyl lagrar information som är nödvändig för att utföra alla instruktioner som lagras i en organisms DNA — ungefär som en bruksanvisning med all organisms genetiska information. Medan studien av DNA i sig är mycket viktig för att förstå hur olika funktioner kan fungera, berättar RNA forskare vilka gener som faktiskt är aktiva i kroppen, enligt US National Institutes of Health.

när Jennings startade detta projekt var det färre än 100 gener som hade identifierats för beetle mimic kackerlacka, berättade hon för Live Science. Nu har Jennings och hennes kollegor hittat mer än 11,000 beetle mimic kackerlacka gener. Även om de ännu inte har sekvenserat genomet eller avkodat hela den genetiska formeln, för denna insekt, har Jennings börjat titta närmare på några som påverkar den kvinnliga kackerlackan under graviditeten.

hon och hennes kollegor hittade flera gener som specifikt var associerade med graviditet i den kvinnliga kackerlackan. Det fanns många gener associerade med metabolism — funktioner som lipidmetabolism och kvävemetabolismvägar som tydligt uttrycktes mer under graviditeten, sa Jennings.

det är viktigt för forskare att förstå hur ämnesomsättningen fungerar under graviditeten eftersom det dikterar hur vissa näringsämnen lagras i kvinnokroppen för att ge näring till utvecklingsavkomman. Till exempel tror forskare att gravida kvinnors ämnesomsättning förändras för att bygga upp proteiner i musklerna som en reserv för senare, enligt forskning från forskare vid University of Cambridge. De fann också ett protein associerat med den framgångsrika produktionen av moderkackerlackens mjölkiga utsöndring.

i tidigare forskning fann forskare att det fanns några juvenila hormoner i insekter som spelade en stor roll i utveckling och reproduktion, och nästan alla insektsbiologiska funktioner. Hormonet hämmar fullständigt produktionen av mjölksekretionen, sade Jennings.

Jennings och hennes kollegor har nu en mycket tydligare förståelse för vad som händer under olika stadier av skalbaggen efterliknar kackerlackans graviditet.

Jennings hoppas att hennes forskning har satt scenen för att börja en hel genomsekvens för denna kackerlackart. Hon sa att hon hoppas att det kommer att bidra till att lösa ett intressant reproduktivt pussel i konvergent evolution — levande organismer som utvecklar samma egenskaper oberoende av varandra. I detta fall efterliknar skalbaggen kackerlacka och däggdjur som båda utvecklats till födelse lever unga, men de gjorde det på olika grenar av det evolutionära trädet.

“reproduktion där mamman ger levande födelse har utvecklats i djurriket självständigt 200 gånger,” sa Jennings. Biologer har vetat om detta länge men fortfarandeförstå helt hur det händer, sa hon.

Jennings vill också avslöja några mysterier om vad som krävs för att en insekt ska lyckas föda levande och uppfostra avkommor. “kan ha en långsiktig inverkan på mamman och barnen efter att de är födda,” sa Jennings. “Bebisar är giriga. Och mamma vill ge dem allt hon kan samtidigt som hon behåller sin egen hälsa och träning.”

om forskare kan förstå hur dessa påfrestningar och tryck påverkar gravida och mama kackerlackor, kan det vara möjligt att modellera samma fenomen hos däggdjur eller andra insekter, sa Jennings till Live Science.

Jennings presenterade sina resultat Jan. 7 vid det nationella mötet för Society for Integrative and Comparative Biology i Portland, Oregon.

följ Elizabeth Newbern @liznewbern. Följ Live Science @livescience, Facebook & Google+. Originalartikel om Live Science.