科学家|耗费90年,科学家终于了解这种生物是如何交配的
应该没有什么生物比千足虫(专业学科名:马陆)更让昆虫学家纠结的 , 说到千足虫 , 可能很多人会想到蜈蚣 , 但其实 , 蜈蚣并不属于千足虫这个大家族 , 蜈蚣是多足亚门 , 纲唇足纲整形亚纲目 , 蜈蚣目 , 蜈蚣科的成员 , 而千足虫则是属于倍足纲马陆种 。
在千足虫这个大家族中 , 自然界已知有超过13,000种不同的千足虫(每年都有更多的千足虫发现) , 在世界各地都有相关的分布 , 正常情况下 , 千足虫只有大约300对腿 , 在美国加州发现的一种叫做Illacme全会的千足虫有375对(750条腿) 。
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每种千足虫的特性都不一样 , 比如热带雨林中的马达加斯加猩红马陆喷出的液体能使人双目片刻失明 , 一种粉色马陆则能够分泌氰化物 , 抵御敌人的袭击 。
千足虫的青春期是一个激进的过程 。 从足到生殖肢的功能改变可能发生在两次的蜕皮期 , 在这个时期 , 千足虫一般会通过增加体节来延长它的长度 , 并且蜕下它过小的皮肤 。
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而让昆虫学家纠结的 , 则是千足虫是如何繁殖的?早在1931年 , 研究千足虫的学者就提出假设:千足虫生殖肢中一个叫做细精管的导管可以直接将精子通过细管运送至雌性千足虫体内 。 然而这个假说一直以来并没有得到证实 。
另外 ,, 科学家还发现 , 许多长腿动物在紫外线(UV)照射下发出荧光——这一特征似乎在这组节肢动物中广泛存在 。 研究人员在一项新的研究中写道 , 虽然千足虫的绿色光芒遍布全身 , 但在雄性生殖器中尤其值得注意 , 细微的颜色变化表明了不同的物种 。 即使用紫外线照射标本 , 也可以发出荧光 。
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科学家整整花了90年的时间对千足虫进行观察 , 然而都没有得到什么实质性的证据 , 这些动物因为外骨骼很坚硬 , 所以很难通过标准的技术对其进行研究 , 再加上千足虫的脚太多了 , 具体细节会被晃动的足所隐蔽 。 因为观察、录像设备不发达 , 所以科学家很难捕捉到有效的细节 。
一开始科学家计划通过脱下的外壳对雌性千足虫的生殖部位进行研究 , 但由于千足虫会吃掉它们蜕下来的壳 , 这项研究失败了 。
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就在这几天 , 美国科学家团队通过使用各种新颖的成像方法 , 包括显微紫外线照相和微CT扫描 , 因为千足虫的生殖器在紫外线的作用下发光 , 因此它可以在自然和紫外线条件下拍照 , 从而更容易区分不同的组织 , 科学家在略微变化的距离处拍摄了数十个微小对象的照片 , 然后使用计算机程序将图像堆叠在一起 , 并将它们组合在一起 , 从而使所有微小的细节都清晰可见 。
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在观察千足虫内部结构的过程中 , 显微计算机断层扫描技术(Micro-CT)起到了重要作用 , 该方法通过对样本进行X线照射 , 能产生一系列不同灰度的图片 , 而密度较高的部位 , 在图片中会更亮 。 与之配套的还有一套电脑程序 , 可以将这些图片编译为像素区块 , 这样研究人员就能指示程序对不同结构的区块着色 , 构建出样品的3D复制品 。 研究员可以从“各个角度”对样品的模型进行研究 , 捕捉细节 。
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利用高科技设备 , 最终 , 他们破解了这个百年谜团 , 最终弄清楚了这些微小的生物是如何繁衍的 , 首先 , 千足虫从性腺中释放出精子 , 然后扭曲自身 , 使用其生殖肢覆盖精子 。 然后 , 雄性角足类动物用细小的爪子送入特定脊中 。
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而雌性则会利用分泌物对其进行保存 , 使其浓缩 , 直到雌性产下卵 , 然后在卵离开身体时将其包裹在精子中 , 然而科学家还并不清楚 , 雌性千足虫这样做的意义 , 这是科学家还需要进一步破解的谜题 。
这在昆虫学上可以说具有里程碑的意义 。
为什么会说具有里程碑的意义呢?
1、了解千足虫的繁衍行为 , 对研究千足虫之间的关系非常重要 , 可以区分千足虫的种群 ,展示它们的地理分布 , 并且了解不同种类的千足虫是如何与其它类别的千足虫产生联系的 。
2、可以洞悉不同千足虫物种如何进化 , 更加详尽了解千足虫的发育以及产生功能性生殖肢的内部重组功能
3、它回答了许多昆虫学家数十年来一直提出的一个迫切的问题-千足虫外阴到底长什么样?
另外 , 随着科技的发展 , 各种高科技设备在实验中的运用 , 将会大大推进科学家的研究进程 , 比如Micro-CT在昆虫实验的运用 , 有了Micro-CT , 就就意味着不需要杀死许多千足虫来进行解剖 , 从而获取细节 , 因为Micro-CT会建立高度仿真的生物模型 , 生物学家可以多方位地对模型进行观察 , 获取细节 , 也就是说 , 因实验而死掉的千足虫数量会大大减少 , 并且我们还可以对完整的动物进行研究 。
【科学家|耗费90年,科学家终于了解这种生物是如何交配的】
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