Raz na 24 godziny Ziemia obraca się wokół własnej osi. Ten oczywisty fakt wyznacza rytm naszego życia. Do cyklu dzień-noc przystosowane są nasze organizmy i ich skomplikowana biochemia. Dzięki temu mamy siły i energię, gdy jest jasno, a po zmierzchu zapadamy w sen.

Synchronizacja z obrotami planety to nie tylko ludzka domena. Także życie innych organizmów – od bakterii po wieloryby – jest zgrane z cyklem dnia i nocy. Wszystkie żywe stworzenia odpoczywają i uaktywniają się o ściśle określonych porach. Niektóre prowadzą dzienny, inne nocny tryb życia. Zawsze jednak toczy się on w 24-godzinnym cyklu.

Od tej zasady istnieje jednak spektakularny wyjątek. Stanowi go chrząszcz gatunku Holotrichia parallela. Owad ten żyje w Azji, jest uważany za szkodnika niszczącego uprawy rolne. Naukowcy odkryli, że Holotrichia parallela żyje w rytmie nie dobowym, tylko dwudobowym. Jak to możliwe?

Bezsenne noce samic

Chrząszcz Holotrichia parallela / Kyu3, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=136454787

Na to pytanie spróbowali odpowiedzieć badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis (UC Davis). W najnowszym numerze czasopisma „Current Biology” opublikowali oni pracę na temat dziwnego cyklu życia Holotrichia parallela. 

Punktem wyjścia było znane już wcześniej zachowanie samic tego gatunku. Otóż chrząszcze samice co drugą noc – zamiast spać – wspinają się na jedną z roślin i wypuszczają feromony. Tak przyciągają samce. Zachowaniem tym steruje rytm dwudobowy. Naukowcy postanowili sprawdzić, czy również samce Holotrichia parallela dostosowały się do niego i czy one także żyją w rytmie dwudobowym.

Sekret ukryty w genach

Ustalenie tego wymagało analiz przeprowadzonych na poziomie molekularnym. Zespół pod kierunkiem Waltera Leala z UC Davis i Jiao Yina z Chińskiej Akademii Nauk skupił się na sygnałach chemicznych sterujących cyklem życiowym chrząszczy. 

Samce mają na czułkach specjalne receptory. To one reagują na obecność w powietrzu feromonów samic. Badacze najpierw poszukali genu, który zawiera przepis na te receptory. Kandydatów był 14, właściwym okazał się ostatecznie gen nazwany HparOR14. Jak się okazało – unikatowy u chrząszczy.

Następnie naukowcy sprawdzili, kiedy najczęściej dochodzi do transkrypcji tego genu: czyli skorzystania z zawartej w nim „instrukcji” na budowę białka receptora. Okazało się, że gen HparOR14 jest najczęściej w użyciu co drugą noc. Jak łatwo się domyśleć – to właśnie te noce, kiedy samice wspinają się na rośliny i wypuszczają feromony.

Randki chrząszczy

Oznacza to, że nie tylko samice, ale i samce Holotrichia parallela żyją w rytmie dwudobowym. Jednak ustalenie tego doprowadziło do następnych pytań. Dlaczego chrząszcze te żyją w 48-godzinnym rytmie, który nie ma odpowiedników w naturze? Jak doszło do tego, że ich organizmy funkcjonują właśnie w takim cyklu? Zagadką pozostaje również – jak samice i samce synchronizują się ze sobą i skąd wiedzą, że dana noc jest właśnie „tą” nocą, kiedy obie strony umawiają się na randkę?  

To wszystko pozostaje tajemnicą, której wyjaśnienie, przynajmniej na razie, znają tylko chrząszcze Holotrichia parallela.

Źródła: Current Biology, UC Davis