2017年2月22日

根据蛾的营养和运动的价值

晚上喝花蜜的时候,成年的曼杜卡(Menduca sexta)飞蛾在花前盘旋。图片来源:国家科学基金会

快!列出动物界中表现最好的运动员。猎豹?再试一次。蓝鲸?不。

这是一个线索:如果您在月光下的夜晚在沙漠中散步,您可能会看到它们,从一朵花飞到另一朵,然后在空中盘旋: 鹰蛾科(天蛾科)的成员。

采食花蜜的飞蛾,授粉的蝙蝠和蜂鸟是维持最大的繁殖力的大师 所有的动物。要从一朵花中提取花蜜,它们必须在花的前面盘旋,然后飞向下一个。但是这些生物如何才能在以糖为主的饮食中取得如此成就呢?

亚利桑那大学生物学家的最新研究不仅提供了一种解释,而且还表明这些动物尽管存在着含糖饮食,但仍保持健康。

氧气虽然是生命存在所必需的,但它却是一把双刃剑。我们越频繁地进行有氧运动,例如盘旋,氧气就会以活性氧的形式揭示其丑陋的一面,而活性氧是对细胞造成破坏的小的活性分子。

UA农业与生命科学学院昆虫学系Goggy Davidowitz实验室的研究人员发现,鹰蛾(也称为Manduca蛾)已经开发出一种策略,可帮助他们最大程度地减少因持续不断的氧化应激而造成的肌肉损伤。飞行。结果发表在杂志上 科学.

就像喝80罐苏打水一样

戴维维兹(Davidowitz)研究小组的博士后研究员埃兰·莱文(Eran Levin)说:“如果你想消耗一顿饭中飞蛾所吸收的糖分,就必须喝80罐苏打水。” “令人惊奇的是,动物能够在这么短的时间内加工出如此数量的糖。”

采食花蜜的飞蛾和蜂鸟在饮食中不吸收任何抗氧化剂,这就困扰着他们如何应对飞蛾夜间觅食飞行中肌肉遭受的氧化损伤的问题。

通过设置两个先进的设备来协同工作,可以详细研究曼杜卡飞蛾在持续飞行过程中的新陈代谢。研究小组发现,昆虫实际上是在饮食中使用糖来制造自己的抗氧化剂。他们通过将消耗的碳水化合物分流到在生命进化中较早发展的代谢途径:磷酸戊糖途径来实现这一目标。

人类也有这种途径,但它本身不能产生所需的所有抗氧化剂,这就是为什么运动员喝抗氧化剂加注的运动饮料,而父母告诉孩子吃蔬菜的原因。按照这种模式,通常会在中途停留期间观察到迁徙的鸟类吃浆果和水果(均富含抗氧化剂)。

莱文解释说:“曼杜卡(Manduca)是研究这种代谢途径的合适模型系统,对于细菌和红杉树而言,这是相同的。” “如果我们了解蛾子是如何做的,那么您可以找出我们是如何做的。而且我们可以了解到我们的食糖量出了什么问题。”

“不可能”的数据导致发现

在飞行实验中,研究人员注意到了一些奇怪的事情:跟踪飞蛾消耗了多少氧气以及它们产生了多少二氧化碳的测量结果并没有加起来。

莱文说:“如果燃烧掉所有吃的糖,那么呼出的二氧化碳与消耗的氧气的比例就相同。” “当你以碳水化合物为食时,这是正常的,但是根据科学文献,我们获得了本来不可能得到的结果。”

由于不愿相信飞蛾产生的数据,Davidowitz联系了飞行测量设备的制造商。该公司的首席执行官出来了,经过大量的故障排除,修补和调整后,读数仍然没有变化。

有一天,一位同事建议用大黄蜂代替飞蛾,因为众所周知,大黄蜂在飞行过程中只会燃烧碳水化合物。果然,机器吐出了期望值。

莱文说:“这告诉我们我们的数据是正确的。” “他们指出,在飞蛾实验中40%的碳必须来自碳水化合物以外的其他物质,因此我们寻求一种解释,唯一能产生这些结果的途径就是戊糖磷酸途径。”

事实证明,飞翔时,飞蛾不仅燃烧碳水化合物,而且燃烧脂肪。一旦休息,他们在几秒钟内就将新陈代谢转移至磷酸戊糖途径。

除了解决高于理论允许的测量的问题外,结果还为花蜜喂养的生物如何避免自身被杀的神秘性提供了答案。 .

戴维多维兹说:“在我们的飞行器上,飞蛾平均每晚飞行约三英里。” “我们不知道它们实际上在野外飞行了多少。”

当飞蛾在剧烈运动中燃烧脂质时,它们会产生更多 对他们的飞行肌肉构成进一步的危险。

Davidowitz说:“我们认为组织的修复是在它们休息时进行的,但我们还没有测量到。”

如果您休息,就会生锈

莱文说,发现经常飞扬的飞蛾比没有飞蛾的飞蛾具有更少的氧化细胞损伤,这似乎是违反直觉的。

他说:“有一种普遍的观念,我们倾向于认为所有以糖为食的动物都是非常活跃和快活的生物。” “但是我们的实验表明事实并非如此。事实上,燃烧脂肪会获得更多的能量,因此我们建议这些高能动物食用高糖饮食,以保护肌肉不受损害。”

莱文说,他认为在曼杜卡蛾中观察到的原理适用于所有动物,因为在有袋动物,哺乳动物和鸟类中测得的呼吸值相似。

莱文说:“但是由于它们似乎与理论相抵触,所以这些测量结果通常并未纳入论文,或者归因于脂质合成。”

Davidowitz补充说:“我们认为能够通过古老的方法分流葡萄糖 允许仅以花蜜为食的动物开始迁徙,例如帝王蝶,蜂鸟和蝙蝠。”

更多信息: E. Levin等人,《鹰蛾》使用花蜜糖减少飞行中的氧化损伤, 科学 (2017)。 DOI:10.1126 / science.aah4634

期刊信息: 科学

由...提供 亚利桑那大学

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