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蠼螋有兩個丁丁,但隻用其中一個,原來昆蟲也有左撇子和右撇子

作者:寰宇科學新觀察

蠼螋(qú sōu)這種昆蟲,說不上是益蟲還是害蟲,因為它們以蚜蟲等害蟲為食,也會損害花卉、儲量或家蠶,有的還會寄生在蝙蝠或老鼠身上。它們以腹部末端的一對彎曲的鉗子而聞名,也因“臭屁”而臭名昭著——它們的第4節腺褶能分泌特殊的臭氣,用來驅敵。

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來自日本慶應大學的生物學教授鐮村吉中,對這種昆蟲進行過長達20年的研究,發現它們有包括兩個丁丁在内的複雜交配過程。鐮村的最新發現發表在最近的《林奈學會生物學》雜志上。該發現表明,某些蠼螋物種在交配時通常隻使用其中一個丁丁,即使兩個都能完全發揮功能。

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通過一系列實驗室實驗,鐮村發現,蠼螋物種中也有“左撇子”和“右撇子”,它們對其中一個丁丁有着特殊的偏好,而且這種偏好在蠼螋物種中是各占一半的。相比之下,人類右撇子的比例占了大約85%

鐮村和他的團隊首先從日本石垣島收集了一隻雄性和六隻雌性的Nala lividipes蠼螋,并将它們帶到實驗室。一旦昆蟲繁殖,實驗就從後代開始:一隻雌性蠼螋被放進一個小容器中,讓它适應30分鐘,然後一隻雄性也被放入容器。

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在用觸角互相感覺後,雄性将腹部旋轉了近180度,然後向後走,兩個隻蠼螋背對對方,開始繁衍後代。鐮村可以确定這隻雄性蠼螋是使用它的左丁丁還是右丁丁。結果表明,43.5%的雄性更喜歡用右邊的。在第二個被檢查的物種Nala nepalensis蠼螋,49.2%的雄性使用了右邊的丁丁。

在觀察過程中,鐮村希望更進一步了解雄性蠼螋是否總是使用同一個丁丁,以及另一個丁丁是否能夠正常工作。他讓雄性蠼螋與多個雌性蠼螋交配,在大多數情況下,雄性确實總是使用同一個丁丁,這證明了蠼螋個體的偏側性。

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為了確定兩個丁丁都能正常工作,鐮村用冰水麻醉蠼螋,然後用細鑷子随機切斷其中一個丁丁。在給予治愈時間後,研究人員發現,這些雄性蠼螋仍然可以正常地為雌性蠼螋授精,這表明兩個丁丁都功能齊全。

鐮村想知道,如果一半的雄性是“右撇子”,一半是“左撇子”,是否在丁丁中會有一些偏向一側或另一側的結構差異?當研究人員用自體熒光顯微鏡向蠼螋發射雷射束以觀察丁丁的結構時,他們發現無論是左邊的還是右邊的,還是準備交配的與處于休息狀态的,都沒有差異。研究人員稱:“這表明丁丁的使用主要是由神經系統機制控制的。”

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就像人類的慣用手與控制運動使用的大腦中心有關一樣,蠼螋對丁丁的使用也是有大腦控制的。而有一個備用丁丁是有道理的,因為主丁丁随時都有可能會受損,但為什麼會偏愛其中一個呢?從其他動物身上汲取線索,鐮村認為專業化和重複使用,本質上是學習,可能會提高表現。

如果一次又一次地使用同一個丁丁可以提高交配的效率,那麼一隻蠼螋在此後的交配中使用同一個丁丁是理所當然的。另一種可能的解釋是,更換丁丁會消耗多餘的能量,因為對于大多數動物來說,繁殖是一件非常消耗能量的事,而偏側性提供了更高的進化适應度。

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更好地了解蠼螋的偏側性将有助于科學家掌握動物是如何進化的。但對鐮村來說,他的研究也是出于他對蠼螋本身的熱愛。他發現這些動物很迷人,他的這種熱愛可以追溯到他的高中時期,當時他在屋外的一塊岩石下看到一隻母蠼螋和一些蟲卵。那隻母蠼螋被驚吓後立即跑開了,但當他第二天再去檢視時,那隻母蠼螋又回來了。這種行為對于一種經常被視為令人毛骨悚然的害蟲的動物來說是驚人的複雜。

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鐮村認為這是一種很酷的昆蟲,決心對它們進行徹底的研究,于是就有了今天的各種有趣的發現。科學有時候是建立在一些獨特的熱愛的,比如艾倫·圖靈對字謎的極度熱愛,後來成為了“計算機科學之父”,一位高中生對一種昆蟲的熱愛,也有可能會引發生物學上的重大發現。

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