[논문] 군집성 메뚜기는 포식자에게 경고하기 위해 대비되는 검은 갈색 ‘옷’을 입습니다.

우리가 보는 메뚜기는 대개 녹색입니다. 이 색상은 메뚜기가 포식자를 피하기 위해 녹색 환경에 섞일 수 있도록 하여 보호 기능을 제공합니다. 그러나 메뚜기 떼가 높은 인구 밀도로 모여 단독생활에서 군집생활을 하는 단계로 변할 경우 심각한 전염병을 일으킨다. 이러한 변화로 인해 몸 색깔도 전체가 녹색에서 검은색 등과 갈색 복부로 극적으로 변합니다.

에 발표된 연구에서 과학 발전 8월 23일, 중국과학원 동물학 연구소의 Kang Le 박사 팀은 이 독특한 현상을 담당하는 특정 규제 요인을 발견했습니다. 천연색.

변형 체색 메뚜기에서 관찰된 것은 그들의 놀라운 환경 적응성을 반영합니다. 단독생활을 하는 메뚜기와 마찬가지로 많은 곤충은 노란색과 파란색 색소의 조합을 통해 녹색 체색을 나타냅니다. 그러나 연구에 따르면 검은 체색은 멜라닌과 색색소 색소 침착에서 비롯되는 것으로 나타났습니다.

몇 년 전 강 교수팀은 메뚜기 등의 검은색이 일반적인 멜라닌 침착으로 인한 것이 아니라는 사실을 입증했습니다. 대신, 이는 고독한 메뚜기의 녹색 색상에 β-카로틴 결합 단백질(βCBP)과 β-카로틴에 의해 형성된 빨간색 복합체를 오버레이함으로써 발생합니다.

군생 메뚜기는 배쪽이 갈색이고 등 쪽이 검은색입니다. 연구진은 군집성 메뚜기의 검은색과 갈색 외피에 대한 단백질체학 분석을 통해 βCBP가 눈에 띄는 검은색-갈색 체색 형성에 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했습니다. 갈색 외피의 βCBP-β-카로틴 분포는 검은색 외피보다 상당히 높으며, 이러한 분포 차이는 체색이 흑갈색으로 변하는 데 기여합니다.

또한, 세린 부위에서 bZIP 전사 인자 ATF2의 인산화와 그에 따른 핵 위치화는 βCBP의 발현을 촉진합니다.

후속 연구에 따르면 이러한 규제 메커니즘은 메뚜기 개체수 밀도와 밀접하게 연관되어 있는 것으로 나타났습니다. 인구 밀도가 증가함에 따라 녹색 독방 메뚜기는 흑갈색 군집 메뚜기로 변합니다. 이 변환은 PKCα가 ATF2 Ser을 빠르게 활성화하고 인산화하여 인구 밀도에 반응하는 본질적인 조절 과정에 의해 제어됩니다.³²⁷.

이는 ATF2가 핵으로 진입하는 것을 촉진하고, βCBP 프로모터에 대한 결합을 촉진하며, 전사를 활성화합니다. 메뚜기의 검은색 외피와 갈색 외피 사이의 ATF2 인산화 수준의 차이는 등 및 배엽에 분포된 βCBP의 양이 다르기 때문에 궁극적으로 군집성 메뚜기의 독특한 검은 등 및 갈색 배엽을 생성합니다.

메뚜기의 체색에 대한 연구는 생물학적으로 매우 중요합니다. 군집성 메뚜기에서 βCBP 발현과 ATF2 인산화를 조절하는 공간적으로 구별되는 신호 메커니즘은 검은 등 및 갈색 벤터의 구성에 중요합니다. βCBP는 β-카로틴 색소로 코팅된 브러시 역할을 하여 인구 밀도가 증가함에 따라 메뚜기에게 녹색에서 검은색으로 변하는 색상을 부여하는 반면, 벤터에 훨씬 더 높은 수준의 βCBP-β-카로틴은 갈색을 띄게 됩니다.

이 연구는 색소 침착의 정밀한 제어를 통해 뚜렷한 신체 색상 패턴을 달성하는 유기체의 능력을 밝히고 경고 색상 및 그룹 방어 생존 전략에서 환경 적응의 진화에 대해 조명합니다.

군집성 메뚜기는 냄새 페닐아세토니트릴 및 독소 시안화수소와 관련된 흑갈색 경고 색상을 사용하여 시각 및 후각을 모두 자극하여 숙취를 강화합니다. 포식자에게 경고하는 것 외에도, 사교적입니다. 메뚜기 뚜렷한 체색을 통해 동종의 인식을 촉진함으로써 큰 ​​떼를 유지할 수 있습니다.

곤충 세계에서 흔히 볼 수 있는 현상은 인구 밀도에 비례하여 몸 색깔이 어두워지는 것입니다. 이 패턴을 밝혀내는 것은 변화가 어떻게 이루어지는지 이해하는 데 중요한 열쇠를 제공합니다. 인구 밀도 신체 색상의 변화를 가져올 수 있습니다. 또한, 이 발견은 해충 예측 및 예측에 중요한 실제적 의미를 갖습니다.