物理科技生物学-PHYICA

与李丽莎人体虫子战斗有助于解开武器进化之谜

生物 2022-08-28 00:04:18

作者丹尼尔·斯托尔特,亚利桑那大学 为了研究雄性巨型牧豆虫在摔跤比赛中造成的伤害,研究人员给其中一些虫配备了防弹衣,防弹衣由粘在它们背上的人造皮革片组成

每个bug都有一个数字来记录结果

在这里,参赛者“140”和“115”将要决一雌雄

学分:扎卡里·恩伯茨/亚利桑那大学 还记得“搏击俱乐部第一规则”吗没错:“你不说搏击俱乐部

“幸运的是,好莱坞的规则不适用于科学

在新发表的研究中,亚利桑那大学的研究人员报告了他们在创办自己的“搏击俱乐部”时所学到的东西——这是一个只有昆虫才有资格成为成员的独家版本,其使命是阐明动物王国武器的进化

在许多动物物种中,争斗是很常见的

个体之间可能会为食物、住所或领地而争斗,但尤其常见的是雄性之间为接近雌性进行交配而争斗

动物的许多最显著和不寻常的特征都与这些与交配有关的争斗有关,包括甲虫的角和鹿的鹿角

不太清楚的是,哪些人赢得了这些战斗,以及为什么他们有他们所做的特殊武器形状

“生物学家通常认为,给对手造成更多伤害的人更有可能赢得一场特定的战斗,”约翰·J

威斯是亚利桑那大学生态和进化生物学系的教授,他与人合著了最近两项关于臭虫争斗的研究

“令人惊讶的是,这个基本假设还没有在实验研究中得到验证

" 为了找出谁赢了战斗以及为什么,维恩斯实验室的博士后研究员兼两项研究的主要作者扎卡里·恩伯茨从亚利桑那州图森附近的沙漠中收集了300只被称为叶足虫的雄性昆虫,并进行一对一的战斗

在夏天,可以发现这些虫子大量占据牧豆树,它们挤在树枝上,为了接近雌性而互相推挤

雄性用它们后腿上放大的尖刺战斗

那么,叶足虫之间的争斗是什么样子的呢?根据恩伯茨的说法,最好的类比是大学摔跤比赛

安装ˌ使成形 他说:“他们互相攻击,他们把对方锁在里面,他们会试图用他们武器化的腿把自己挤向对方,这就是他们造成伤害的方式。”

“把它想象成一场摔跤比赛,对手偷偷把刀放进去,”维恩斯补充道

雄性和雌性巨型牧豆虫(新牧豆虫),在亚利桑那州南部牧豆树上的一根树枝上,它们的自然栖息地

学分:扎卡里·恩伯茨/亚利桑那大学 恩伯茨和维恩斯特别感兴趣的是调查伤害是否会影响谁赢得这些战斗

这项发表在《功能生态学》杂志上的实验中,他们选择了一种特殊的叶足虫:巨型牧豆虫,这是西南沙漠中常见的一种

除了腿上的尖刺之外,雄性的翅膀上通常被尖刺击中的部分也变得越来越厚,这表明这种增厚在战斗中起到了天然盔甲的作用

研究人员在50只受试昆虫的翅膀上贴上人造皮革,以提供额外的盔甲来抵御对手的尖刺

研究人员发现,拥有这种额外盔甲的人是1

比没有额外盔甲或在不同地点放置相同数量盔甲的人赢得战斗的可能性高6倍

“这告诉我们,谁赢得战斗,损害是重要的,”恩伯茨说

“这之前已经被假设过了,这很有直观意义,但是之前还没有实验证明

" 研究人员想调查的另一个主要问题是:为什么不同物种的武器不同?不同种类的叶足虫的腿上有不同排列的刺

例如,有些人喜欢一个单独的大钉子,而有些人喜欢一排几个小钉子

“进化在动物身上产生了令人难以置信的武器多样性,但我们并不完全理解为什么,”恩伯茨说

“如果选择倾向于造成最大伤害的武器,那么为什么不是所有武器看起来都一样?” 恩伯茨和维恩斯说,他们选择观察叶足虫,因为它们的尖刺造成的伤害很容易测量,因为武器会在对手的翅膀上留下明显的洞

洞不会闭合,所以一旦虫子受到这种伤害,它就不得不与它共度余生

“我们可以直接计算和测量他们在对手翅膀上的洞,”维恩斯说,“我们发现某些武器形态会导致越来越大的洞

" 在他们发表在《英国皇家学会会刊》上的第二项研究中,恩伯茨和维恩斯验证了不同武器形状的演变与这些武器能造成多大伤害有关的观点

在一项实验室实验中,两只雄性巨型牧豆虫相互争斗

慢动作部分展示了其中一只虫子如何把它的腿钉猛击到对手的翅膀上

在这项研究中,研究人员能够测量和量化这些战斗中造成的伤害,揭示了动物王国武器进化的线索

学分:扎卡里·恩伯茨/亚利桑那大学 他们测量了世界各地17种叶足昆虫后肢尖刺的形状和大小

他们还测量了每个物种前翼的平均损伤量,包括刺的大小和数量

这项工作是与新加坡国立大学昆虫学馆长宋微·黄合作完成的

结果显示,在对对手造成伤害方面,有些武器比其他武器更有效

“这告诉我们,在争夺资源和配偶的动物身上看到的武器多样性很大程度上可以用不同武器造成伤害的表现来解释,”维恩斯说

“武器性能的好坏——在战斗中造成多大的伤害——推动了它的多样化

" 换句话说,某些刀片设计提供了一个进化的优势(双关语)

但是这些结果也带来了惊喜

“外观非常不同的武器也能造成相同的平均伤害,”恩伯茨说

“这告诉我们,造成伤害可能有多种解决办法

" 例如,发现两种远亲的叶足虫造成几乎相同的伤害:在一种物种中,雄性的股骨上有几根刺,而另一种物种的胫骨上只有一根刺

“这个发现有助于回答一个问题,为什么不是所有的武器进化成看起来都一样?”文斯解释道

“与其进化成一种最佳的武器形状,不如有非常不同的形状表现得几乎一样好,解决了为什么武器在物种之间看起来如此不同的谜

" 作者认为,解释叶足虫武器多样性的基本原理可能也适用于不同物种拥有不同武器形状的其他动物群体,如有角哺乳动物

恩伯茨和维恩斯已经开始进行实验,试图梳理出打架造成伤害的进化成本背后的生理原因

他们说我们应该继续关注UArizona自己的“昆虫战斗俱乐部”的更多新闻

"

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