Tämä viesti on ensimmäinen lyhyessä blogisarjassa nimeltä “Tunne hyönteisesi”. Kuvat ja kuvaukset ovat entomologian jatko-opiskelijoiden kirjoittamia, jotka osallistuvat samannimiseen seminaariin.
By: Flor Edith Acevedo
Hyönteisten alaleuat eli leuat ovat voimakkaasti sklerotisoituneita rakenteita, jotka palvelevat monenlaisia toimintoja, kuten ruokintaa ja puolustautumista. Muurahaisilla mandibuloita käytetään myös työkaluina suoritettaessa toimintoja, kuten lehtien leikkaamista, kaivamista, kantamista ja pesästä huolehtimista. Vielä yksi mielenkiintoinen näkökohta hyönteisten mandibuleihin liittyy siihen, että niillä voi olla tärkeä rooli parittelumenestyksessä: hirvikovakuoriaisen uroksilla (Coleoptera: Lucanidae) on suuret mandibulit, jotka näyttävät houkuttelevan enemmän naaraita (Gotoh ym. 2011).
Hyönteisten mandibulit koostuvat pääasiassa kitiinistä ja proteiineista; vierekkäiset kitiiniketjut ovat vetysidoksin ristiinsidottuja muodostaen kitiinimikrofibrillejä. Hyönteisten mandibuloiden fysikaalisiin ominaisuuksiin vaikuttavat kynsinauhan paksuus, kitiinikuitujen asettelu, proteiinipitoisuus ja metallien laskeutuminen (Klowden 2008).
Jotkut hyönteiset lisäävät mandibuloidensa kovuutta sisällyttämällä niihin metalleja kuten sinkkiä, mangaania, kuparia ja kalsiumia. Metalleja on pääasiassa mandibuloiden leikkaavissa reunoissa kovuuden lisäämiseksi ja hankaavan kulumisen vähentämiseksi (Cribb ym. 2008; Schofield ym. 2002).
Eivät kaikki hyönteiset kerää samoja mineraaleja mandibuleihinsa. Mineraalikoostumus näyttää liittyvän siihen taksonomiseen ryhmään, johon tietty hyönteinen kuuluu. Esimerkiksi Zn:n kertyminen on yleistä lepidopteroiden toukissa. Sitä esiintyy myös termiiteissä, muurahaisissa, heinäsirkoissa ja joissakin kovakuoriaisissa. Kalsiumia sen sijaan esiintyy pääasiassa Dipteroissa (Cribb ym. 2008; Schofield ym. 2002; Hillerton ym. 1984; Cribb ym. 2005).
Zn-pitoisuus korreloi vahvasti mandibulaarisen kovuuden kanssa termiiteillä, muurahaisilla ja merimadolla Nereis virens (Cribb ym. 2008; Schofield ym. 2002; Broomell ym. 2006). Mineralisaatio ei kuitenkaan ole ainoa tapa lisätä alaleuan kovuutta. Joillakin kovakuoriaisilla on ruostumatonta terästä kovemmat alaleuat, mutta niistä puuttuu mineraaleja. Hyönteisten kynsinauhan fysikaalisen ja kemiallisen rakenteen parempi ymmärtäminen olisi erittäin kiinnostavaa materiaalitutkimuksen kannalta (Cribb ym. 2010).
Toinen tärkeä näkökohta, joka liittyy hyönteisten ruokinnan biomekaniikkaan, on kiinnittynyt alaleuan lihaksisto. Yhdessä alaleuat ja lihakset vaikuttavat alaleuan liikkeen voimaan, nopeuteen ja tarkkuuteen (Clissold 2007).
Tutkimukseni keskittyy sellaisten sopeutumismekanismien tutkimiseen, joita hyönteisten kasvinsyöjät käyttävät tiettyjen kasvien ravinnoksi. Ruokailun aikana kasvinsyöjien on murrettava kasvien soluseinät päästäkseen käsiksi ravintoaineisiin. Tämä rikkoutuminen on yleensä ensin fyysistä ja sitten kemiallista, joten lehtien rakenne voi estää ravinteiden saannin. Esimerkiksi kasveja, joiden ligniinipitoisuus on korkea, on vaikeampi rikkoa. Selluloosan, ligniinin, piin ja trikomien kertyminen ovat esteenä mekaaniselle vahingoittumiselle, ja ne toimivat kasvien mekaanisena puolustuksena vähentämällä sulavuutta ja aiheuttamalla hyönteisten mandibolien kulumista.
Hyönteisten on sopeutettava fysiologiansa, morfologiansa ja kehitystapansa, jotta ne pystyisivät syömään ja kehittymään kasveilla, joilla on kovat lehdet. Lepidoptera-toukat (toukat) pystyvät kasvattamaan pääkapselinsa kokoa, kun ne syövät kovilla kasvikudoksilla (Bernays 1991). Suurempiin pääkapseleihin voidaan sijoittaa suuremmat mandibulaarilihakset; näin lisätään voimaa, jota tarvitaan kovien lehtien syömiseen.
