Studium hedvábného opěrného bodu podobného žebříku pro pohyb bource morušového

Metoda procházení bource morušového pomocí hedvábné podnožky podobné žebříku

Když jsou bource morušového chováni v plastové nebo skleněné kleci, chodí nejen po zemi, ale také po stěnách nebo stropech a používají pouze tři páry prsních nohou. Způsob, jak toho dosáhli, byl demonstrován umístěním pytle červa na černý papír. Kamkoli bource morušového kráčel, na černém listu byla pozorována hedvábná stopa podobná žebříku (obr. 2a). SEM pozorování jednoho z kroků (nebo příček) sledovače podobného žebříku odhalilo, že každý krok sestával z klikatého vzoru hedvábných vláken (obr. 2b). Zvětšená pozorování SEM také odhalila, že přeložené části spřádaného cikcakového vlákna byly selektivně přilepeny k podkladu lepidlem, zatímco zbývající rovné části (dále jen „můstky“ nebo „můstková vlákna“) nebyly přilnavé (obr. 2c) -E).

Kroky držáku kolébky nebyly zejména nezávislé, ale byly vždy připojeny k sousedním krokům pomocí jediného závitu (obr. 2f). Obrázek 2g schematicky ukazuje obecnou základní konstrukci podnožky. Zjistili jsme, že základ byl postaven v jednom souvislém pohybu a byl vždy vyroben z jediného vlákna bez ohledu na vzdálenost chůze nebo čas; Z jednoho opěrného bodu lze tedy sbírat souvislé vlákno o délce více než 100 metrů¹⁴. Pozorovali jsme také chování při lezení bource morušového na průhledné plastové fólii, která ilustrovala důležitou roli sledování hedvábí jako opory (obr. 2h). Během tohoto chování používal bource morušového své srpovité drápy (obr. 1e) k připevnění druhého a třetího páru prsních nohou k prvnímu a druhému poslednímu kroku a další krok byl vytvořen spřádáním hedvábí s kličkováním pohyb hlavy a šikovné použití prvního páru prsních nohou. Když špinavý červ postoupil o krok, vždy nejprve přesune svůj třetí pár hrudních nohou na další krok, než poté otočí svůj druhý pár hrudních nohou k novějšímu kroku, aby se vyhnul přetížení tohoto kroku, který nemusí být plně dodržen povrch. (Viz doplňkový film S1). Díky tomuto způsobu konstrukce je vzdálenost mezi sousedními kroky automaticky určena intervalem mezi prsními nohami. Opakováním tohoto procesu může pytlovina postupovat pomalu, ale jistě. Tento způsob chůze je nejčastěji pozorován na vodorovném povrchu podlahy, svislé stěně nebo vodorovném stropu. Ačkoli jsme popsali a ukázali poznámky hlavně od Variguji Zde, s výjimkou doplňkového obrázku S4 a filmu S1, jsme také pozorovali případy chování při chůzi u jiných druhů, konkrétně malá eumetaA Mahasina OriyaA Nipponopsyche fuscescens A Pambalina NS. (pro film na E. minuscula Chování při chůzi, když stoupá po svislé stěně, viz doplňkový film S2). U nejméně 100 jedinců těchto druhů pytlovitých červů jsme pozorovali chování při chůzi, které bylo v podstatě totožné s chováním popsaným v této studii bez výjimek pro pohyb na substrátech s kluzkým povrchem.

Na základě našich pozorování jsme si položili otázku: Jak pytloví červi selektivně přilnou složené části opěrky k substrátu? Monitorování špičky vřetena (tj. Čepu) v reálném čase prostřednictvím průhledné plastové fólie během konstrukce opěrky nohou ukázalo, že lepidlo bylo selektivně vypouštěno, aby se připevnily skládané části k podkladu; Tento proces lze odlišit od nepřetržitého spřádání hedvábné nitě (film ukazující konstrukční chování viz doplňkový film S3). Obrázek 3a – g ukazuje časovou sekvenci konstrukce opěrné nohy se zvětšenými obrazy na obvodu představeného vřetena, zatímco obrázek 3h ukazuje schematickou sledovatelnost procesu stavby. Je jasně pozorováno, že bource morušového se lepidlo uvolňuje pouze ve složených částech (znázorněno na obr. 3a-c, e, f; označovaných jako „ohyb lepidla“), a nikoli v přímých částech můstku (na obr. 3d, G). ; Říká se tomu „neosvětlený můstkový závit“). Z těchto chronologických pozorování jsme došli k závěru, že pytlík kontroluje vypouštění lepidla způsobem „zapínání a vypínání“ podle potřeby (v podstatě stejné chování stavby bylo potvrzeno u nejméně 20 jedinců).

Vybudujte si oporu. (AG) (levá strana) chronologické snímky pořízené během generování špičky a zvětšené obrázky (pravá strana) oblasti sousedící s vřetenem (odpovídající žluté obdélníkové oblasti v každém obrázku na levé straně). Obrázky chronologie odpovídají schematickým značkovacím částem konstrukce špičky znázorněné červenou čarou v (NS). Na každém obrázku a schematickém diagramu na pravé straně je část hedvábné nitě, do které bylo lepidlo vypuštěno, vyznačena světle modrou čarou. Zelené šipky na obrázcích na pravé straně ukazují směr pohybu vřetena.

Cesty pro fibroinové roztoky a lepidla

Dále jsme zkoumali spřádací mechanismus, který umožňuje kontinuální spřádání hedvábné nitě spolu se selektivním vybíjením lepidla jediným klepnutím. Za tímto účelem jsme pozorovali morfologii bource morušového od hedvábné žlázy po čep. Obrázek 4a ukazuje oblast sousedící s vřetenem, rozdělenou a izolovanou od Variegata Bource morušového, který zahrnuje dvojici hedvábných žláz a více adhezivních žláz. Jak jsme již dříve informovali²¹, vnější tvar hedvábné žlázy v Variegata (Viz doplňkový obrázek S1) Je téměř stejný jako u bource morušového Bombex Více Je rozdělena do tří částí: přední (ASG), střední (MSG) a zadní (PSG) hedvábné žlázy. Jak jsme dříve potvrdili Fibroin těžký řetězec (h-vibe), Fibroin lehký provázek (l-vibe) A Fibuenhexamerin Geny jsou převážně exprimovány v PSG, zatímco Sericin Je vyjádřen v MSG, což silně naznačuje přítomnost selektivní produkce každého proteinu v Variegata (Jak je uvedeno v NS. Více²²). Obrázek 4b ukazuje zvětšený obraz vřetena včetně konce ASG. Po dvou ASG, které jsou sloučeny do společné trubice, se před kohoutkem objeví hedvábný píst a spřádací trubka. Tento primární průchod fibroinového hedvábí z ASG do ocasu je v podstatě stejný jako průchod pozorovaný u NS. Více²³. Podrobnější morfologická pozorování vnitřní struktury průchodu však odhalila několik výrazných rozdílů mezi nimi Variegata A NS. Více.

Strukturální zkouška pasáží pro roztoky fibroinů a lepidla. (A) Optický mikroskopický obraz vřetenovité oblasti izolované z červeného vaku červu. Šipkami jsou označeny dvojice hedvábných žláz (SG), jedna lepicí žláza (ADG) a vřeteno (SP). (NS) Obraz průchodu světelnou mikroskopií včetně (1) předních konců SG (ASG), (2) kloubové trubice, (3) hedvábného pístu, (4) spřádací trubice a (5) čepu. (NS(Obrázky z optického mikroskopu ukazující pasážní průřezy fyziologickým roztokem fibroinu získané z odpovídajících poloh)NS–y) na obrázku (NS). Aby se zaměřil na roztok fibroinu a jeho průchod, byla odstraněna vnější periferie, takže na každém snímku byl odhalen pár roztoku fibroinu (kromě obrázku (NS), která ukazuje pouze jednu stranu ASG). Nezvětšené obrázky (F–y), včetně vnějšího segmentu, na doplňkovém obrázku S2. (Být3D rentgenové snímky vřetena:K) Přehled, (NS(pohled shora v řezu,)NS) Příčný boční pohled a (n) Průchod roztoků fibroinu a odpovídajících obrazů příčného řezu na různých místech. V příčném řezu (NS), segmenty jádra a pláště jsou zbarveny modře a růžově. (NS) Obrázek hlavy kohoutku, ze které přetéká lepidlo a objeví se hedvábné vlákno.

Obrázky CT podél vřetena jsou zobrazeny na obr. 4c – j; Ty se zaměřují na hedvábné řešení a jeho pruh (nezvětšené verze obrázků jsou uvedeny na obr. 4f-j na doplňkovém obrázku S2). Fibroinové roztoky mají na konci ASG téměř kruhový tvar průřezu (obr. 4c) a jsou fúzovány do společné trubice, přičemž mírně zkreslují jejich zaoblený tvar (obr. 4d). Zdá se, že roztok fibroinu je po MSG potažen tenkou vrstvou sericinu, podobně jako NS. Více; Přítomnost vrstvy sericinu zde však pro pohodlí ignorujeme. Dvojitá řešení se postupně stlačují mezi ventrální a dorzální tuhé epidermální desky hedvábného lisu, následuje postupné zmenšování průměru a tvarové deformace (obr. 4e, f). Na výstupu z hedvábného lisu se každý roztok stane elipsoidním a průměr hlavní osy se zmenší. Je zajímavé, že elipsoidní tvar a axiální poměr 1,7 hlavní a vedlejší osy průřezu solí fibroinu v hedvábí hedvábí, o kterém jsme se zmínili dříve¹⁴, již identifikované v tomto bodě v sítotisku; Poté se průměr zmenší bez jakékoli změny osového poměru elipsoidního průřezu. Je třeba poznamenat, že dvě oválné pastilky fibroinů jsou zarovnány vedle sebe tak, že jejich hlavní osy jsou u spřádacího pístu ve vodorovné linii (aby se podobaly tvaru „∞“), následované spřádací trubicí (obr. 4e). – NS). Zarovnání je však stočeno o 90 ° v jednom směru (aby se podobalo číslu „8“), než se rozpuštěné látky zkroutí z ocasu (obr. 4i, j).

Zjistili jsme, že spřádací trubice byla obklopena tuhým exoskeletem. Pomocí 3D RTG CT pozorování jsme vytvořili jasné snímky vnějších a vnitřních útvarů spřádací trubice potažené exoskeletem (obr. Mikroskopie je uvedena na doplňkovém obr. S3). Čep nebyl řezán kolmo na spřádací trubku, ale jeho sklon byl snížen asi o 20 stupňů; Proto to bylo neúplné. Rentgenová počítačová tomografie jasně ukázala strukturu pochvy jádra vřetena a širokou oblast částí pochvy (obr. 4m) mezi vnějším pláštěm a vnitřní trubicí vřetene (obr. 4l, m). Pomocí pozorování průřezů světelnou mikroskopií jsme zjistili, že v prostoru pláště fungovaly nejméně tři páry adhezivních kanálů (doplňkový obrázek S2E). Proto zatímco roztok hedvábí prochází úzkou centrální spřádací trubkou, sběrné lepicí kanály procházejí vnějším prostorem nezávisle na hedvábných nitích. Nakonec lepidlo vstoupí do naběračkového zásobníku umístěného na ocase a uvolní se spolu s hedvábným vláknem (obr. 4o). Na RTG snímcích CT nebyly jasně pozorovány žádné specifické cesty spojující adhezivní pasáž a ocas, pravděpodobně kvůli malé strukturální velikosti vzhledem k rozlišení plochy použité v naší analýze (tj. 0,31 μm). Spekulujeme, že lepidlo se spojuje na čepu pomocí měkké, houbovité struktury, a naznačujeme předpokládané dráhy na obr. 4l, m. Rentgenová CT pozorování také odhalila komplexní strukturální návrh, který zahrnuje postupné fluktuace roztoku hedvábí o 90 ° od do 8 (obr. 4n a doplňkový film S4). V zásadě identické struktury vřetene byly pozorovány pomocí rentgenových snímků CT všech osmi jedinců pozorovaných od instaru III do terminálních instarů Variegata.