苍蝇气味通过Gore-Tex系统

雄孔雀有美丽的羽毛吸引配偶，由于精致的表面结构，荷叶具有高度防水性。彩色羽毛和排斥水的能力都是由于纳米级(百万分之一毫米)上的微小表面结构的图案。虽然这种表面结构在性质上是常见的，但它们的形成方式和它们形成的生物学机制尚不清楚。现在，由RIKEN生物系统动力学研究中心(BDR)的Shigeo Hayashi领导的一个研究小组已经获得了关于允许果蝇检测空气中化学物质的纳米孔的重要见解，并确定了负责其发育的基因。

昆虫有外部骨骼，称为外骨骼，帮助它们在恶劣的环境中生存，保护它们免受掠食者的侵害，帮助它们几乎遍布地球。闻到空气中的气味剂的能力也有助于寻找食物，配偶和其他环境因素。在昆虫中，覆盖感受器的角质层 - 在昆虫的天线上发现的嗅觉器官 - 具有直径在50到200纳米之间的小孔。这些纳米孔被认为起到过滤器的作用，允许气味分子进入，但防止较大的空气传播颗粒进入，并帮助昆虫避免液体流失。

为了更多地了解这些毛孔是如何形成的，研究人员使用透射电子显微镜观察了果蝇的发育蛹。他们发现果蝇的嗅觉感受器中的表皮纳米孔来自于在角质层的最外层包膜层中形成的弯曲的超薄膜，并且由毛发形成(毛癣菌)细胞的质膜中的特定突起分泌。包络曲率与细胞内结构相关的质膜起伏一致。

然后他们对毛孔形成背后的遗传学进行了调查。他们使用下一代基因组测序发现了一种基因 - 命名为gore-tex - 负责形成毛孔。敲除基因不会导致形态上的任何缺陷或影响果蝇的存活，但它会阻碍感受器上毛孔的形成和嗅觉的能力。进一步的分析表明，gore-tex基因是Osiris基因家族的成员，编码的蛋白质对包膜曲率，纳米孔形成和气味接受性至关重要，并且在发育中的嗅觉三毛细胞中特异性表达。Osiris基因家族的其他成员在角质层分泌细胞中表达，并且它们仅在昆虫基因组中发现。

“我们的研究揭示了纳米孔开发所需的元素，以允许气味接收，并确定Osiris基因作为研究昆虫表面纳米制造演变的平台，”Hayashi说。“我们希望像这样的研究能够帮助我们了解大自然如何构建这些迷人的纳米结构，让生物获得许多专业功能。”