幼虫的全身被几丁质的角皮覆盖。虽然这种外骨骼保护了体内的组织和器官,并支撑了幼虫的身体结构,可是僵硬的角皮在稍后又阻碍了身体的进一步生长。缘于此,果蝇在4天的幼虫期内,必须经过2次蜕皮才能快速地成长。这一切都是为了在长达5天蛹期中的能量代谢和营养物质转化而做的精心准备。
从身体结构的角度看,幼虫与成虫的身体结构完全不同。果蝇成虫的身体分成明显的三部分:头部、胸部和腹部。每个体节有特定的附属结构。例如头部有一对突出的复眼、触角和口器。胸部分3节,每节的腹侧有一对腿,第二胸节背侧伸出一对翅膀,而第三胸节附有一对平衡棒。在蛹期的变态发育过程中,幼虫的一些细胞、组织和器官经历程序化细胞凋亡而被降解,另外一些经历重新塑造,还有些细胞和器官新产生出来。
所以,幼虫期的2次蜕皮使得它们的身体可以迅速增长,而在蛹期的变态发育使得它们拥有昆虫成虫的形态和功能。幼虫身体内所有的细胞都必须参与并适应这一系列剧烈的生理变化。
幼虫的生长、蜕皮和变态发育,是果蝇生命周期中几个关键的生理和发育过程。食物的营养和个体的生长与这些发育时期之间的转化紧密相关。那么,是什么机制在调控进食、生长与这些不同发育时期之间的转化呢?对果蝇和其他几种昆虫生长和蜕皮调控机制的研究,推动了人类对节肢动物门生物(估计占地球上动物物种的种类和绝对数量80%以上)发育的认知。(www.xing528.com)
由于能量代谢在幼虫期和蛹期完全不同,各种遗传、细胞和生化分析方法使人们能用果蝇来对糖类、脂肪和氨基酸等在不同组织器官中的代谢以及在不同器官之间的协同进行更加深入的分析。这些研究成果也有助于人们了解一些重大疾病如癌症、心血管病、肥胖和糖尿病等的发生,并加以治疗。
在过去近100年对果蝇和其他昆虫(如家蚕、烟草独角天蛾等)的研究表明,神经内分泌系统在生长、蜕皮和变态发育过程中起核心作用,这一点与脊椎动物很相似。那么,其中有哪些激素参与,而这些激素又是如何调节相关过程的呢?
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