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昆蟲翅膀紋路 與發育抑制訊號有關

2018/9/18 — 17:59

圖片來源:哈佛大學

圖片來源:哈佛大學

不少動物身上都長有不同的紋路,從斑馬的黑白相間、獵豹的斑點,以至蜻蛉目 (Odonata) 昆蟲的翅膀,都各自的紋路。究竟這類動物為甚麼會演化這類一格格的紋理?哈佛大學研究人員希望透過電腦模型分析,找出蜻蛉目或其他昆蟲的翅膀紋路的形成機制。研究已刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS) 》。

細心觀察,不難留意到不少昆蟲,例如蜻蜓或豆娘翅膀的翅脈 (wing veins) 分佈看起來如同馬賽格瓷磚般,呈現一格一格的紋理。科學家相信。昆蟲翅膀紋路都與指紋相似,每一片都擁有獨一無二形態。為找出翅脈形成原因和發展過程,研究人員收集了 215 種蜻蜓和豆蜋物種的約 500 個樣本,再利用數據建構電腦模型,從而比較蜻蛉目昆蟲的翅膀翅脈有沒有差別。

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他們發現,雖然蜻蜓和豆娘翅膀看起來各有不同,但其翅脈紋路分佈都頗相似。研究人員再從此些數據建立另一組電腦發展模型,嘗試找出翅脈的紋路以此模式發展的原因。研究人員分析後提出假說,認為蜻蜓主翅脈間區域,可能擴散著一種未知的抑制生物訊號。這種訊號會令翅膀翼面上隨機出現不同「抑制區」,防止次要翅脈 (secondary wing vein) 在抑制區域上生長。也反映了蜻蜓翅膀怎麼會根據抑制訊號,發展出一格格不同的紋路。然而,今次研究未有研究該生物訊號的特性和成份。

研究人員相信,類似的電腦模擬技術可有助比較其他昆蟲翅膀的紋路有沒有相似之處,並且找出不同紋路的發展機制。這些發現將有助了解生物訊號與昆蟲表徵發育的關係。

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來源:
Phys.org, How dragonfly wings get their patterns, 17 September 2018

報告:
Hoffmann, J., Donoughe, S., Li, K., Salcedo, M.K., & Rycroft, C.H. (2018). A simple developmental model recapitulates complex insect wing venation patterns. PNAS published ahead of print September 17, 2018DOI: 10.1073/pnas.1721248115

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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