Transkriptionsfaktoren, die die Entwicklung von Lichtorganen und Biolumineszenz bei Glühwürmchen regulieren, wurden identifiziert.

8. März 2024 Bericht

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Von Bob Yirka, Phys.org

Zwei Bio-Forscher, einer von der Huazhong Agricultural University, der andere vom Firefly Conservation Research Center, beide in China, haben die Schlüsseltranskriptionsfaktoren identifiziert, die die Entwicklung von Lichtorganen und Biolumineszenz bei Glühwürmchen regulieren.

In ihrer Studie, die im Journal Nature Communications veröffentlicht wurde, haben Xinhua Fu und Xinlei Zhu Glühwurmgene manipuliert, um mehr darüber zu erfahren, wie sie die Funktionen ihrer Lichtorgane regulieren.

Glühwürmchen sind eine Familie von weichkörperigen Käfern, die für ihre leuchtenden Organe bekannt sind. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass sie vor Erreichen ihres Erwachsenenalters, wenn sie leuchten und fliegen können, eine Larvenphase durchlaufen, in der sie als Glühwurm im Wasser leben. Es gibt mehr als 2.000 Arten von Glühwürmchen, von denen einige nicht biolumineszent sind.

In diesem neuen Versuch konzentrierten sich die Forscher auf Aquatica leii, eine Art, die in Reisfeldern in China lebt. Sie wollten herausfinden, wie Glühwurmlarven ihre Lichtorgane während des Übergangs zum Erwachsenenalter so dramatisch verändern können - von schützenden Organen als Larven zu leuchtenden Laternen als Erwachsene. Sie wollten auch herausfinden, wie die Käfer ihre Laternen steuern - frühere Forschungen haben gezeigt, dass sie in der Lage sind, sie nach Belieben ein- und auszuschalten.

Als Erwachsene dienen die Laternen als Teil eines Paarungsrituals; sowohl Männchen als auch Weibchen leuchten. Forschungen haben gezeigt, dass die Laterne durch eine chemische Reaktion eingeschaltet wird (wenn das Molekül Luciferin mit Sauerstoff reagiert), die irgendwie vom Glühwurm veranlasst wird. Um ihre Antworten zu finden, führten die Forscher eine genomische Analyse des Glühwurms durch.

Sie konzentrierten ihre Aufmerksamkeit auf acht bestimmte Homeobox-Gene (die die anatomischen Merkmale während der embryonalen Entwicklung regulieren), da sie vermuteten, dass diese erklären könnten, wie der Käfer sein Laternenorgan so dramatisch verändern kann.

Sie fanden heraus, dass der Transkriptionsfaktor AlABD-B eine wichtige Rolle in der Entwicklung des Lichtorgans spielte und auch mit einem anderen Transkriptionsfaktor namens AlUNC-4 interagierte. Sie fanden auch heraus, dass die beiden zusammenarbeitenden Transkriptionsfaktoren in der Lage waren, das AlLuc1-Gen zu aktivieren, das ebenfalls an der Produktion von leuchtendem Luciferase beteiligt ist. Sie identifizierten auch drei andere an dem Prozess beteiligte Gene: AlAp2, AlRepo und ALAntp.

Die Forscher planen, ihre Arbeit fortzusetzen und hoffen, die Mittel zu finden, mit denen der Käfer ein Hauptorgan so schnell und dramatisch umwandeln kann, wenn er sich von der Larve zum ausgewachsenen Glühwurm entwickelt.

Journalinformationen: Nature Communications

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