3D 技术助力剖析塔斯马尼亚火山蜈蚣(Craterostigmus tasmanianus)肛门囊:结构、功能与演化之谜

【字体: 时间:2025年05月08日 来源:Arthropod Structure & Development 1.7

编辑推荐:

  为解决Craterostigmus tasmanianus肛门囊的肛门位置、开闭机制及结构同源性问题,研究人员对其肛门囊和Scutigera coleoptrata后段进行 μCT 和 cLSM 扫描。结果确定肛门位于肛门囊后端,提出开闭机制假设并探讨结构同源性,有助于深入理解蜈蚣演化。

  在奇妙的节肢动物世界里,塔斯马尼亚火山蜈蚣(Craterostigmus tasmanianus)有着独特的结构 —— 肛门囊,这一结构充满了谜团。长期以来,围绕它存在诸多问题。比如,关于肛门在肛门囊上的精确位置,不同研究人员观点不一,有的认为在肛门囊腹侧中部,有的则主张在后端;其开闭机制也不明确,虽然此前有人描述过可能负责关闭的肌肉,但开启机制仍是空白;而且,肛门囊内各结构的起源以及与其他蜈蚣类群相关结构的同源性也缺乏深入研究。这些问题就像层层迷雾,笼罩着对塔斯马尼亚火山蜈蚣肛门囊的认知。为了拨开这些迷雾,探究真相,研究人员开启了这项意义重大的研究。最终研究成果发表在《Arthropod Structure 》上。
研究人员采用了 μCT(微计算机断层扫描)和 cLSM(共聚焦激光扫描显微镜)扫描技术。μCT 用于研究动物内部解剖结构,扫描前将蜈蚣后段小心取下处理;cLSM 则用于观察标本角质层,通过特定的样本处理和不同波长激光激发,以分析角质层成分。扫描后的数据用 3D 重建软件 Amira 2020.2 进行处理,构建出 3D 模型辅助研究 。

研究结果如下:

  • 外部形态Craterostigmus tasmanianus肛门囊由双瓣结构组成,包含三个背侧骨片(一个中背骨片和两个较大的侧骨片)、腹侧孔场以及连接这些结构的硬化桥。侧骨片上有刚毛,其形态在肛门囊开闭时会发生变化。腹侧有两排孔场,中间有中央凹陷。Scutigera coleoptrata的尾节有三个骨片,大致呈等腰三角形,尾节可伸展和收缩 。
  • 内部解剖Craterostigmus tasmanianus的肠道在肛门囊处形态改变,后肠开口于肛门囊后端。肛门囊的伸展和收缩由特定肌肉控制,如 MCt1 - 4 等。Scutigera coleoptrata的后肠进入尾节后直径减半,肛门位于尾节末端,尾节肌肉有三对,形成近似对称的结构。

在讨论部分,研究明确了Craterostigmus tasmanianus的肛门位于肛门囊后端,纠正了以往的错误认知。对于肛门囊的开闭机制,研究推测可能依赖于含 resilin(一种节肢动物角质层中高弹性成分)的角质层结构和肌肉 MCt6 的拮抗作用。开启可能是被动的,由含类似 resilin 物质储存的能量释放或血淋巴压力增加引起;关闭则是 MCt6 收缩导致。在结构同源性方面,Craterostigmus tasmanianus的肛门囊和Scutigera coleoptrata的尾节在骨片组成上有相似性,但也存在差异,如中背骨片的宽窄不同。部分结构可能存在演化联系,不过由于其他蜈蚣类群相关数据不足,还需要进一步研究。

这项研究意义非凡,它不仅解决了长期以来关于塔斯马尼亚火山蜈蚣肛门囊的关键争议问题,还为深入理解节肢动物的结构演化提供了重要依据。通过对肛门囊开闭机制和结构同源性的研究,有助于揭示蜈蚣在进化过程中的适应性变化,让我们对节肢动物的多样性和演化历程有更清晰的认识,为后续相关研究开辟了新的方向 。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号