想像上の円盤

成虫原基は、完全変態 昆虫の 幼虫の一部で、蛹から成虫への変態中に成虫の外側の一部となる。^[1]幼虫の体内には、成虫になると羽や脚、触角などの構造を形成する原基が2つある。昆虫の発達における成虫原基の役割は、ヤン・スワンマーダムによって初めて解明された。^[2]

蛹の段階では、幼虫の多くの構造が分解され、成虫の構造、特に円板が急速に発達します。円板はそれぞれ反転して伸び、円板の中央部分は翼、脚、触角など、形成中の付属器の末端部分になります。幼虫の段階では、成長中の円板の細胞は未分化のように見えますが、成虫における発達の運命はすでに決まっています。^[3]

この発達のコミットメントを実証する実験は、蛹化しようとしている第 3 齢幼虫から成虫原基を採取し、それを分割して若い幼虫の体内で培養するというものである。原基はこのようにして何世代にもわたって継続的に培養することができる。このように培養された原基が最終的に蛹化を許された幼虫の体内に移植されると、原基は当初想定されていた構造に発達する。つまり、アンテナ原基はこのように培養することができ、蛹化によって最終的な発達が引き起こされると、ほぼ常にアンテナになる (もちろん場違いだが)。^[4]

想像上の円盤

昆虫の脚にある成虫原基の行き先。

ショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）の成虫原基の研究は、原基の発達上の運命が変化することがあるアンテナペディアなどのホメオティック突然変異の発見につながった。昆虫学者にとって興味深いのは、発生する発達上のスイッチの種類が非常に特異的であることだ（例えば、脚から触角へ）。この現象の研究はホメオボックス遺伝子の発見につながり、多細胞動物の発達の理解に革命を起こした。^[5]

成虫細胞は胚発生中に割り当てられた組織特異的な前駆細胞であり、胚および幼虫期には静止状態のままである。ショウジョウバエの変態中、ほとんどの幼虫細胞は死滅する。蛹および成虫組織は成虫細胞から形成される。特定された単一細胞のクローン分析および運命マッピングにより、変態時の気管系のリモデリングには、古典的な成虫細胞集団と、細胞周期に再入して発達能を取り戻す分化した機能的な幼虫気管細胞集団が関与することが示された。後期幼虫では、両方の集団が活性化して増殖し、広がって古い枝を置き換え、線維芽細胞増殖因子シグナル伝達の制御下でさまざまな茎およびコイル状の気管細胞に多様化する。したがって、ショウジョウバエの蛹/成虫組織前駆細胞は、単一組織内であっても、多能性細胞の早期割り当てと分化細胞の多能性状態への後期復帰の両方によって発生する可能性がある。^[6]

• Aldaz, Silvia; Escudero, Luis M. (2010). 「成虫原基」Current Biology . 20 (10): R429–R431. Bibcode :2010CBio...20.R429A. doi : 10.1016/j.cub.2010.03.010 . PMID  20504747.

• Lewis I. Held, Jr. 著『Imaginal Discs: The Genetic and Cellular Logic of Pattern Formation』の Web サイト。