A Lunar Clock Changes Shielding Pigment Transparency in Larval Ocelli of Clunio marinus
A Lunar Clock Changes Shielding Pigment Transparency in Larval Ocelli of Clunio marinus
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月球时钟改变了 Clunio marinus 幼虫眼中屏蔽色素的透明度
DOI：
10.1080/07420520801904008
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发表时间：
2008
影响因子：
2.8
通讯作者：
Fleissner
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fleissner;Schuchardt;Neumann;Falkenberg;Fleissner
生活在海洋的潮汐地带需要与潮汐、太阳和月球周期的主要环境影响同步。内生钟预测这些地理气候变化，并控制各自的生命功能节律。但人们对潜在的机制只有部分了解。虽然动物的生物钟是用神经生物学、分子和遗传学的方法来研究的，但具有月亮周期的钟只是参考发育和行为来研究的。它们的起搏器、Zeitgeber受体和耦合的内分泌成分的位置尚不清楚。这里，潮间带吸虫Clunio marinusis幼虫眼窝中屏蔽色素透明度的月节律变化首次证明了这一变化可能是获得月球计时机制的神经生物学的途径。我们用光镜和电子显微镜以及X射线荧光分析研究了三龄幼虫(Vigo品系)在整个月球周期中的色素。月光探测是月球时钟光同步的前提条件。Clunioputative的幼虫眼皮细胞可能起月光受体的作用，也受昼夜节律本身的控制，因此是追踪月球起搏器输入和输出路径的主要候选者。此外，Cluniois的屏蔽色素透明度的可逆光学变化的演示是一个新的发现，到目前为止在任何其他动物物种中都没有报道，并揭示了在非常暗的光条件下增强光敏性的机制。它代表了感官从成像设备到辐射计的显着变化。它对易受月球时机影响的发育阶段的限制，阐明了在感觉输入水平上进化出的一种独特的感觉策略。它还提出了关于光学活性色素(如黑色素)的生物化学及其细胞内控制的基本问题。
Living in the tidal zones of the sea requires synchronization with the dominant environmental influences of tidal, solar, and lunar periodicity. Endogenous clocks anticipate those geoclimatic changes and control the respective rhythms of vital functions. But the underlying mechanisms are only partly understood. While the circadian clocks in animals are investigated employing neurobiological, molecular, and genetic approaches, clocks with a lunar periodicity have been studied with reference to development and behavior only. Sites of their pacemakers, zeitgeber receptors, and coupled endocrine components are unknown. Here, a lunar‐rhythmic change of shielding pigment transparency in the larval ocelli of the intertidal midgeClunio marinusis demonstrated for the first time as a possible access to the neurobiology of lunar timing mechanisms. We studied third instar larvae (Vigostrain) throughout the lunar cycle by light‐ and electron-microscopy as well as by x‐ray fluorescence analysis for the identification of the pigment. Moonlight detection is a prerequisite for photic synchronization of the lunar clock. The larval ocelli ofClunioputatively may function as moonlight receptors and are also controlled by the circalunar clock itself, hence being primary candidates for tracing input and output pathways of the lunar pacemaker. Additionally, the demonstration of a reversible optical change of shielding pigment transparency inCluniois a novel finding, not reported so far in any other animal species, and reveals a mechanism to enhance photosensitivity under the condition of very dim light. It represents a remarkable change of a sense organ from an imaging device to a radiometer. Its restriction to the developmental stage susceptible to lunar timing elucidates a unique sensory strategy evolved at the level of sensory input. It also raises basic questions about the biochemistry of optically active pigments, like melanin, and their intracellular control.
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