雄孔雀有美麗的羽毛吸引配偶，由于精致的表面結(jié)構(gòu)，荷葉具有高度防水性。彩色羽毛和排斥水的能力都是由于納米級(jí)(百萬(wàn)分之一毫米)上的微小表面結(jié)構(gòu)的圖案。雖然這種表面結(jié)構(gòu)在性質(zhì)上是常見(jiàn)的，但它們的形成方式和它們形成的生物學(xué)機(jī)制尚不清楚?，F(xiàn)在，由RIKEN生物系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究中心(BDR)的Shigeo Hayashi領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組已經(jīng)獲得了關(guān)于允許果蠅檢測(cè)空氣中化學(xué)物質(zhì)的納米孔的重要見(jiàn)解，并確定了負(fù)責(zé)其發(fā)育的基因。

昆蟲(chóng)有外部骨骼，稱為外骨骼，幫助它們?cè)趷毫拥沫h(huán)境中生存，保護(hù)它們免受掠食者的侵害，幫助它們幾乎遍布地球。聞到空氣中的氣味劑的能力也有助于尋找食物，配偶和其他環(huán)境因素。在昆蟲(chóng)中，覆蓋感受器的角質(zhì)層 - 在昆蟲(chóng)的天線上發(fā)現(xiàn)的嗅覺(jué)器官 - 具有直徑在50到200納米之間的小孔。這些納米孔被認(rèn)為起到過(guò)濾器的作用，允許氣味分子進(jìn)入，但防止較大的空氣傳播顆粒進(jìn)入，并幫助昆蟲(chóng)避免液體流失。

為了更多地了解這些毛孔是如何形成的，研究人員使用透射電子顯微鏡觀察了果蠅的發(fā)育蛹。他們發(fā)現(xiàn)果蠅的嗅覺(jué)感受器中的表皮納米孔來(lái)自于在角質(zhì)層的最外層包膜層中形成的彎曲的超薄膜，并且由毛發(fā)形成(毛癬菌)細(xì)胞的質(zhì)膜中的特定突起分泌。包絡(luò)曲率與細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)相關(guān)的質(zhì)膜起伏一致。

然后他們對(duì)毛孔形成背后的遺傳學(xué)進(jìn)行了調(diào)查。他們使用下一代基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn)了一種基因 - 命名為gore-tex - 負(fù)責(zé)形成毛孔。敲除基因不會(huì)導(dǎo)致形態(tài)上的任何缺陷或影響果蠅的存活，但它會(huì)阻礙感受器上毛孔的形成和嗅覺(jué)的能力。進(jìn)一步的分析表明，gore-tex基因是Osiris基因家族的成員，編碼的蛋白質(zhì)對(duì)包膜曲率，納米孔形成和氣味接受性至關(guān)重要，并且在發(fā)育中的嗅覺(jué)三毛細(xì)胞中特異性表達(dá)。Osiris基因家族的其他成員在角質(zhì)層分泌細(xì)胞中表達(dá)，并且它們僅在昆蟲(chóng)基因組中發(fā)現(xiàn)。

“我們的研究揭示了納米孔開(kāi)發(fā)所需的元素，以允許氣味接收，并確定Osiris基因作為研究昆蟲(chóng)表面納米制造演變的平臺(tái)，”Hayashi說(shuō)。“我們希望像這樣的研究能夠幫助我們了解大自然如何構(gòu)建這些迷人的納米結(jié)構(gòu)，讓生物獲得許多專業(yè)功能。”