Wat is het Insecten Exoskelet?
Het exoskelet van een insect is het uitwendige skelet dat het lichaam van alle Geleedpotigen ondersteunt en beschermt. Het wordt beschouwd als een bepalend kenmerk van het phylum Arthropoda. Bij sommige Kreeftachtigen wordt het exoskelet een “schelp” genoemd, dit is gewoon een andere term voor het exoskelet.
Verschillende delen van het exoskelet, van dichtbij
Een insect vervelt zijn exoskelet
Functies van het exoskelet van insecten
De eenvoudigste manier om over het exoskelet van insecten na te denken is in termen van de botten en de huid van gewervelde dieren. Het exoskelet dient als een combinatie van alle dingen die beenderen en huid doen voor gewervelde dieren. Enkele van de basisfuncties zijn dan ook:
- Het zijn van een fysieke structuur
- Bescherming tegen fysieke schade
- Een aanhechtingsplaats voor spieren
- Dient als een interface tussen het insect en de omgeving
- Dient als de plaats van zintuiglijke input
- Helpt de waterhuishouding in stand te houden (de waslaag)
- Helpt het binnendringen van schadelijke microben en chemicaliën te voorkomen
- Helpt de ionische balans in stand te houden
Noot: Soms hoor je iemand verwijzen naar het exoskelet als het integument, en de twee termen betekenen min of meer hetzelfde. Technisch gesproken verwijst de term “integument” naar de epidermis, of levende laag van het exoskelet, en de term “cuticula” naar de niet-levende laag van het exoskelet. Soms, in minder academische of technische geschriften, worden integument en exoskelet echter door elkaar gebruikt.
Delen van het exoskelet
Er zijn verschillende delen waaruit het exoskelet bestaat, zoals te zien is in het plaatje Insect Integument hierboven. Het exoskelet bestaat uit een levende laag, de opperhuid, en een niet-levende laag, de cuticula, en ook die delen hebben weer hun eigen structuren.
Eerst is er de epicuticula, het bovenste deel van het exoskelet (weergegeven als een dikke zwarte lijn bovenin het diagram). De epicuticula is de buitenste laag van het exoskelet, het is zeer dun, maar bestaat uit veel verschillende lagen. Meestal zijn er 4 lagen binnen de epicuticula, maar de details van de lagen variëren tussen de verschillende insectengroepen, en dit is niet altijd het geval. Dan is er de chitineuze cuticula, die bestaat uit de exocuticula en de endocuticula. Deze delen zijn zeer dik, en chitineus (d.w.z. taai, beschermend, en half doorzichtig). Deze delen van het exoskelet hebben een structurele functie, zij helpen het exoskelet zijn vorm te behouden. Deze twee delen samen worden gewoonlijk de cuticula genoemd. De cuticula bestaat uit zowel chitine als eiwit, 20-50% is chitine en de rest is eiwit. Tenslotte is er het levende deel van het exoskelet, dat bestaat uit de opperhuid en het keldermembraan (basale lamina). Dit deel van het exoskelet scheidt de cuticula af, die veroudert en steeds dichter naar de top komt (via de endocuticula en de exocuticula) tot ze deel uitmaakt van de epicuticula, of de buitenste, verharde “schaal” van het insect. Het vervellen van de schaal gebeurt wanneer nieuwe cuticula de oude cuticula uit de weg duwen. De opperhuid bestaat uit één cellaag en bevat gespecialiseerde cellen, zoals kliercellen en zintuigcellen. Het basaalmembraan (Basal lamina) dat onder de opperhuid ligt (vandaar de naam), dient als moleculaire zeef, wat betekent dat de basaalmembraan controle heeft over welke materialen door de opperhuid worden geabsorbeerd, en dus ook over welke materialen worden gebruikt voor de vorming van de cuticula.
De opperhuid
Laten we het eens hebben over de lagen waaruit de opperhuid is opgebouwd
Zoals ik al eerder zei, zijn er vier belangrijke lagen van de opperhuid.
- Cementlaag – dient ter bescherming van de waslaag
- Waslaag – dient als waterafstotende laag voor het insect
- Buitenste opperhuid – dient als plaats voor de spieraanhechting, en als bescherming van de netenlaag tegen enzymen en kan ook bijdragen tot het oppervlaktepatroon.
- Binnenste epicuticula – kan dienen als enzymreservoir
De cementlaag kan bij veel insecten afwezig zijn, maar in het algemeen is zij er om de waslaag van de epicuticula te beschermen. De waslaag van de epicuticula zorgt ervoor dat het insect niet al zijn water verliest door verdamping. Vanwege hun geringe grootte zijn insecten zeer kwetsbaar voor uitdroging.
Naast een plaats voor spieraanhechting, en misschien bijdragend tot oppervlaktepatroon, kan de buitenste epicuticula ook zorgen voor de rekgrens bij het vervellen, d.w.z. hoe groot het insect kan worden na de vervelling.
Entomologen weten niet goed wat ze van de binnenste epicuticula moeten denken, en sommigen menen dat die er niet eens is, maar eerder een verlengstuk van de buitenste epicuticula. Als de binnenste epicuticula een aparte laag is, dan is de functie ervan waarschijnlijk een enzymreservoir. Vanwege de verwarring met de binnenste en buitenste laag epicuticula, worden ze soms gewoon gezamenlijk aangeduid als de “cuticulin”.
Chitineuze cuticula
De lagen van de chitineuze cuticula zijn afgeleid van de procuticula. De cuticula van insecten wordt aanvankelijk neergelegd als één materiaal, de procuticula genaamd, en wordt vervolgens gedifferentieerd in exocuticula en endocuticula, en de differentiatie wordt afgeleid van het al dan niet, en hoe de lagen worden gelooid en gestabiliseerd. Al deze lagen bestaan uit chitine en eiwit.
De exocuticula
De exocuticula is gelooid (gesclerotiseerd, verdonkerd), en het functioneert voor alle fysieke, harde eigenschappen. Het is verantwoordelijk voor:
- hardheid en kleur
- spieraanhechting
- stijfheid
- fysieke bescherming
De endocuticula
De endocuticula is meestal niet gelooid (gesclerotiseerd, verdonkerd), en zijn belangrijkste functie is om te dienen als de flexibiliteit voor de stijfheid van de exocuticula. Anders zou het insect volledig verhard zijn en niet kunnen bewegen. De endocuticula is meestal helder, of kleurloos, en vliezig.
De mesocuticula
Er is een laag tussen de exocuticula en endocuticula, die de mesocuticula wordt genoemd. Er is niet veel bekend over deze laag, en het belang ervan.