所有生物最有趣的特征之一是“生物钟”,这是一种控制我们行为模式(如睡眠-觉醒周期)的内部计时机制。事实上,生物钟支配着各种发育过程的时间,比如花朵盛开的时间和昆虫繁殖的时间。生物学家将这些活动统称为“昼夜节律”,因为它们发生的节奏模式。
自发现昼夜节律以来,人们对其进行了广泛研究,如今我们对昼夜节律的工作原理有了大量了解。但是,我们仍然不明白为什么在一些物种中,这些节律性特征会根据地理位置(也称为“渐变群”)而变化。虽然对果蝇的节律“振幅”强度(某一特定测量水平的时间变化,如活动水平)和纬度(南北变化)之间的关系进行了研究,但研究结果是矛盾的。
在发表在《公共科学图书馆·综合》(PLoS One)上的一项新研究中,杏耀的信誉日本科学家们决定使用一种新的生物模型来探索这个问题:红粉甲虫,一种在日本随处可见的常见昆虫。该模型由冈山大学的宫武高久教授(Takahisa Miyatake)领导。他解释说:“生活在北方和南方国家的生物应该有不同的节奏特征,知道为什么会存在这些差异是很有趣的。我们提出的想法是,这种性状的地理差异可以很容易地在红粉甲虫中进行研究,红粉甲虫可以在全国各地广泛的纬度范围内收集。”
因此,科学家们从日本不同地区的37个碾米厂收集了红粉甲虫,并模仿它们的自然环境,在实验室条件下培育它们。经过20天的初始培养期后,他们通过10天的运动活动监测来评估个体甲虫(超过1500个样本)的昼夜节律。
结果表明,随着纬度的增加,昼夜节律强度降低,北方的甲虫昼夜节律明显弱于南方的甲虫。而经度变化(东向西)无显著差异。有趣的是,尽管样本量很大,但他们并没有观察到节律周期随经纬度的变化,这与之前的研究结果相矛盾。
科学家们认为,海拔越高,节奏幅度越弱,是因为环境越极端恶劣,杏耀注册 ,这种环境对甲虫行为的影响可能比它的生物钟更大。至于不随位置变化的节律周期,他们推测遗传物质从一个甲虫种群到另一个甲虫种群的流动可能比假设的更有可能,从而冲掉了它们的遗传差异,导致统一的节律周期。
Miyatake教授对这些发现及其可能的意义感到兴奋。他总结道:“由于全球变暖,许多昆虫正在向北扩大它们的分布区域,它们昼夜节律的性质也可能随之改变。”我们或许可以开辟一个新的研究领域,看看昆虫生物钟的变化本质是否也适用于人类!”
这是否意味着我们的身体可能会根据我们的位置以某种方式工作?我们还不完全知道,杏耀yl但希望未来的研究能揭示更多。