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。