発表者

家根　尚子（宮坂研）

指導教官

長澤　裕

Title

Mechanism allowing an insect to survive complete dehydration and extreme temperatures

Abstract

Sometimes organisms have to survive in extreme environments such as lack of water and freezing. Organisms have evolved various mechanisms for adapting to such conditions. To survive in dry condition, some organisms enter a state of which the metabolic activity is undetectable (cryptobiosis)　and when given water, they revive. Because large amount of trehalose, a kind of disaccharide, is accumulated in induction process of cryptobiosis, the role of trehalose within the organism is the key to elucidate the mechanism of cryptobiosis. However, the detailed mechanism remains unknown. Tardigrade which is a microorganism living in soil is famous for its desiccation tolerant cryptobiotic ability. But the research progress is slow because tardigrade is small (<1mm) and it is difficult to cultivate.

The larva of an insect (Polypedilum vanderplanki) living in half-dried area in Africa is the largest organism with desiccation tolerant cryptobiotic ability. Recently the research of the larva was carried out and the role of trehalose was investigated. As a result it became clear that the glass transition of trehalose accumulated in the entire body was necessary for the successful cryptobiosis.

概要

　 　生物は乾燥や凍結などの厳しい環境下でも生きていかなくてはならない。そういった環境に適応するために、生物はさまざまな方法をとってきた。ある種の生物は乾燥状態に耐えるために代謝活動停止状態(クリプトビオシス状態)になり、再び水分を与えられると生命活動を再開する。クリプトビオシス誘導過程では二糖類の一種であるトレハロースが生体内で大量に蓄積される。しかし、その詳細なメカニズムについては現在のところまだわかっていない。耐乾燥性クリプトビオシスを示す生物としては土壌微生物のクマムシが有名である。しかし体長は1mm以下と小さく、培養も困難なために研究は進んでいない。

　熱帯アフリカの半乾燥地帯に生息しているネムリユスリカ(Polypedilum vanderplanki)の幼虫は、耐乾燥性クリプトビオシスを示す最大の生物である。近年、ネムリユスリカの幼虫についての研究が行われており、トレハロースの役割が調べられている。その結果、全身に蓄積されたトレハロースのガラス化がクリプトビオシスには必要であることが明らかになった。

Reference

M.Watanabe, T.Kikawada, N.Minagawa, F.Yukuhiro and T.Okuda, Experimental Biology, 205, 2799 (2002)

M.Watanabe, T.Kikawada and T.Okuda, Experimental Biology, 206, 2281 (2003)

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