昆蟲為什麼會蛻皮與變態 (中) | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

昆蟲為什麼會蛻皮與變態 (中)

2002年02月26日
作者:顧世紅(國立自然科學博物館副研究員) 圖片:郭瑞玲、顧世紅

那麼,腦激素到底是什麼物質呢?從50年代開始,歐美及日本的學者就進行了不懈的努力,試圖純化這一腦激素。到了80年代的末期,日本學者通過好幾代研究者的努力,終於揭開了腦激素的神秘面紗,使其真相大白,原來它是一個由218個氨基酸所組成,分子量約為30000道爾頓左右的蛋白質分子,目前我們稱它為促前胸腺激素(prothoracicotropic hormone),其功能在於刺激前胸部的一對稱為前胸腺的器官(圖2A及圖3C),使其分泌一種稱為蛻皮激素的類固醇物質,從而引起昆蟲的蛻皮與變態。

昆蟲的蛻皮與變態除了受促前胸腺激素及蛻皮素所控制外,昆蟲的另一重要內分泌器官(即咽喉側腺,圖3B及圖4),也參與了調節作用,咽喉側腺的功能是由英國的醫生Wigglesworth在1930年代所做的一系列研究中所發現的,Wigglesworth利用吸血椿象(Rhodnius rolixus)進行了很多實驗,他將該蟲的3齡或4齡若蟲去除頭部,發現剩下的胸腹部就不會再進行幼蟲蛻皮,而直接變態成很小的早熟成蟲(又稱早熟變態),這是因為斷頭時將腦後方的一對小器官(即咽喉側腺)一起去除的緣故。但是,如果斷頭時將咽喉側腺留在胸腹部,早熟變態就不會發生。一般而言,該蟲之5齡幼蟲為最後一齡幼蟲,但如果將5齡幼蟲與3齡或4齡幼蟲進行併體實驗(即通過玻璃管使蟲體合併在一起,使兩者有血液之交流),或者將3齡(或4齡)幼蟲之咽喉側腺移殖到5齡幼蟲,那麼,該5齡幼蟲就還會再進行一次幼蟲蛻皮,而產生超齡(即6齡)幼蟲。Wigglesworth從上述實驗中得出一個結論,即幼蟲期之早期(1~4齡)的咽喉側腺可能分泌一種抑制激素,抑制了幼蟲轉變為成蟲的變態,但到了5齡幼蟲之中期, 咽喉側腺的分泌活性就停止了,因此幼蟲就進行了變態的蛻皮。後來這種抑制性的激素在其他許多種昆蟲中都得到了證實,且定名為青春激素(juvenile hormone,簡稱JH)。Wigglesworth儘管在30年代很年輕的時候就發現了該激素的存在,後來的五十多年間,他一直以吸血椿象為實驗材料進行研究,直到九十多歲臨終的幾個月前,還一直進行著研究工作,不愧為大師級的昆蟲學前輩。

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