蔡司为您呈现新一期细胞图片展:探索生物繁殖的奥秘

欣赏有性繁殖世界中的精彩瞬间,为您的研究提供新灵感!

在这一期由Current Biology承办,蔡司赞助的Cell Picture Show特刊中,我们向生物繁殖致敬。生物交配行为,一直都是一个似非而是的现象:不仅仅是因为在交配进行中愉悦和痛苦往往并存,也因为它是生命基本现象之一。然而,生物学家们仍然在努力探索性到底为何存在。有性繁殖无处不在---几乎所有的生命体都以自己的方式在进行着这项活动。但是众所周知,物种交配往往要付出一定的代价:由于有两种不同的性别,繁殖产物的数量减半(因为有性繁殖需要两个个体参与)。所以,除非利远大于弊,否则动物繁殖行为无法进化。

除此之外,我们还想向您介绍使用蔡司共聚焦显微镜和3D X射线显微镜发表的较新论文,带您领略昆虫生殖器官奥秘的新视野。

雌性通过分泌节肢弹性蛋白减少交配造成损伤这一现象表明了对两性冲突的耐受性

Material composition and properties of the ventral abdominal cuticle of C. lectularius females. Jan Michels et al., 2015

基因进化冲突提高了生物多样性。在两性冲突中,雌性对于雄性的防御往往被视为一种阻碍,然而这种阻碍却常导致某一特征的放大而非多元化。Jan Michels等人曾经研究过,耐受性这一雌性在种间冲突时利用的防御机制是否也存在于两性冲突中。他们研究了臭虫“创伤性受精”这一经典的交配方式案例。使用蔡司LSM 700的共聚焦激光扫描显微镜观察到雌性臭虫的防御性受精储精-器表层分泌的大量柔软富有弹性的节肢弹性蛋白。全篇论文可在英国皇家学会界面杂志中阅读。

3D X射线显微镜拍摄的雌性黑腹果蝇生殖系统在交配后反应的3D图像

D. melanogaster pair in copula at 10 min ASM. Successive micro-CT longitudinal sections move from the outside to the center of the fly, and back out again. Mattei et al, PNAS 2015.

雌性在交配过程中及结束后的生理变化是由精液中的某些成分与雌性产生的分子相结合触发的。在昆虫世界中,这些变化包括产卵量的增加,对精液的储存,以及生殖器官内肌肉收缩的改变。科学家通过解剖生殖器官组织对这些改变做过相关研究,然而要想在活体中明白各组织之间的协调,还需要采集各组织及其内在联系的完整信息。Alexandra Mattei等人曾使用高分辨率、多尺度的CT对雌性果蝇的生殖器官在交配前、中、后的变化进行了原位实验。在美国《国家科学院院刊》(PNAS)所刊登的报告中,您可读阅到康奈尔成像中心的Mark Riccio先生使用蔡司的Xradia Versa设备所拍摄出前所未见的3D X射线显微图像。