El pavo real macho tiene hermosas plumas para atraer a las parejas, y las hojas de loto son altamente repelentes al agua gracias a las elaboradas estructuras superficiales. Tanto las plumas coloridas como la capacidad de repeler el agua se deben a patrones de estructura superficial diminuta en el nanómetro una millonésimaescala milimétrica. Aunque estas estructuras superficiales son de naturaleza común, la forma en que se desarrollan y los mecanismos biológicos subyacentes a su formación no se conocen bien. Ahora, un grupo de investigación dirigido por Shigeo Hayashi del Centro RIKEN para la Investigación de Dinámica de Biosistemas BDR ha obtenido importantes conocimientos sobre cómo los nanoporos que permiten a la mosca de la fruta detectar sustancias químicas en el aire, y ha identificado el gen responsable de su desarrollo.
Los insectos tienen esqueletos externos, llamados exoesqueletos, que los ayudan a sobrevivir en ambientes hostiles y los protegen de los depredadores, ayudándoles a extenderse por casi toda la tierra. La capacidad de oler los olores en el aire también contribuye a la capacidad de buscar alimentos, compañerosy otras señales ambientales. En los insectos, la cutícula que cubre la sensilla órganos olfativos que se encuentran en las antenas de los insectos tiene poros pequeños con diámetros entre 50 y 200 nanómetros. Se cree que esos nanoporos funcionan como filtros que permiten la entrada de moléculas de olor, peroevite la entrada de partículas más grandes en el aire y ayude a los insectos a evitar la pérdida de líquido.
Para obtener más información sobre cómo se desarrollan estos poros, los investigadores observaron el desarrollo de la pupa de la mosca de la fruta en detalle mediante microscopía electrónica de transmisión. Descubrieron que los nanoporos cuticulares en la sensilla olfativa de la mosca de la fruta se originan a partir de una película ultrafina curva que se forma enla capa más externa de la envoltura de la cutícula, y secretada por protuberancias especializadas en la membrana plasmática de la célula formadora de cabello tricógeno. La curvatura de la envoltura coincide con las ondulaciones de la membrana plasmática asociadas con las estructuras internas de las células.
Luego llevaron a cabo una investigación de la genética detrás de la formación de poros. Mediante la secuenciación del genoma de la próxima generación, descubrieron un gen, llamado gore-tex, que es responsable de la formación de los poros.no conduce a ningún déficit en la morfología ni afecta la supervivencia de las moscas, pero obstaculiza la formación de poros en la sensilla y la capacidad de oler. Otros análisis revelaron que el gen gore-tex es un miembro de la familia de genes llamada Osiris, ycodifica una proteína que es esencial para la curvatura de la envoltura, la formación de nanoporos y la receptividad a los olores, y se expresa específicamente en el desarrollo de células de tricógeno olfatorio. Otros miembros de la familia de genes Osiris se expresan en células secretoras de cutículas, y solo se encuentran en genomas de insectos.
"Nuestro estudio reveló los elementos necesarios para el desarrollo de nanoporos para permitir la recepción de olores, e identificó los genes de Osiris como una plataforma para investigar la evolución de la nanofabricación de superficie en insectos", dice Hayashi. "Esperamos que estudios como este lo haganayúdanos a entender cómo la naturaleza construye estas fascinantes nanoestructuras que permiten a las criaturas vivientes adquirir muchas funciones especializadas ".
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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