A Unique Renal Architecture in <i>Tribolium castaneum</i> Informs the Evolutionary Origins of Systemic Osmoregulation in Beetles
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Maintaining internal salt and water balance in response to fluctuating external conditions is essential for animal survival. This is particularly true for insects as their high surface-to-volume ratio makes them highly susceptible to osmotic stress. However, the cellular and hormonal mechanisms that mediate the systemic control of osmotic homeostasis in beetles (Coleoptera), the largest group of insects, remain largely unidentified. Here, we demonstrate that eight neurons in the brain of the red flour beetle Tribolium castaneum respond to internal changes in osmolality by releasing diuretic hormone (DH) 37 and DH47 – homologues of vertebrate corticotropinreleasing factor (CRF) hormones – to control systemic water balance. Knockdown of the gene encoding the two hormones ( Urinate, Urn8 ) reduces renal secretion and restricts organismal fluid loss, whereas injection of DH37 or DH47 reverses these phenotypes. We further identify a novel CRF-like receptor, Urinate Receptor (Urn8R), which is exclusively expressed in a unique secondary cell (SC) in the beetle renal organs, as underlying this response. Activation of Urn8R increases K + secretion specifically through SCs, creating a lumen-positive transepithelial potential that drives fluid secretion. Together, these data show that beetle renal organs operate by fundamentally different mechanism than those of other insects. Finally, we adopt a fluorescent labelling strategy to identify the evolutionary origin of this unusual renal architecture within the large Order of Coleoptera. Our work thus uncovers an important homeostatic program that is key to maintaining osmotic control in beetles, which evolved in parallel to the radiation of the higher beetle families. Significance Statement Beetles are the most diverse animal group on the planet. Their evolutionary success suggests unique physiological adaptations in overcoming water stress, yet the mechanisms underlying this ability are unknown. Here we use molecular genetic, electrophysiology and behavioral studies to show that a group of brain neurons responds to osmotic disturbances by releasing diuretic hormones that regulate salt and water balance. These hormones bind to their receptor exclusively localized to a unique secondary cell in the renal organs to modulate fluid secretion and organismal water loss. This renal architecture, common to all higher beetle families, is novel within the insects, and provides an important clue to the evolutionary success of the beetles in colonizing an astounding range of habitats on Earth.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».