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蠼螋有两个丁丁,但只用其中一个,原来昆虫也有左撇子和右撇子

作者:寰宇科学新观察

蠼螋(qú sōu)这种昆虫,说不上是益虫还是害虫,因为它们以蚜虫等害虫为食,也会损害花卉、储量或家蚕,有的还会寄生在蝙蝠或老鼠身上。它们以腹部末端的一对弯曲的钳子而闻名,也因“臭屁”而臭名昭著——它们的第4节腺褶能分泌特殊的臭气,用来驱敌。

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来自日本庆应大学的生物学教授镰村吉中,对这种昆虫进行过长达20年的研究,发现它们有包括两个丁丁在内的复杂交配过程。镰村的最新发现发表在最近的《林奈学会生物学》杂志上。该发现表明,某些蠼螋物种在交配时通常只使用其中一个丁丁,即使两个都能完全发挥功能。

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通过一系列实验室实验,镰村发现,蠼螋物种中也有“左撇子”和“右撇子”,它们对其中一个丁丁有着特殊的偏好,而且这种偏好在蠼螋物种中是各占一半的。相比之下,人类右撇子的比例占了大约85%

镰村和他的团队首先从日本石垣岛收集了一只雄性和六只雌性的Nala lividipes蠼螋,并将它们带到实验室。一旦昆虫繁殖,实验就从后代开始:一只雌性蠼螋被放进一个小容器中,让它适应30分钟,然后一只雄性也被放入容器。

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在用触角相互感觉后,雄性将腹部旋转了近180度,然后向后走,两个只蠼螋背对对方,开始繁衍后代。镰村可以确定这只雄性蠼螋是使用它的左丁丁还是右丁丁。结果表明,43.5%的雄性更喜欢用右边的。在第二个被检查的物种Nala nepalensis蠼螋,49.2%的雄性使用了右边的丁丁。

在观察过程中,镰村希望更进一步了解雄性蠼螋是否总是使用同一个丁丁,以及另一个丁丁是否能够正常工作。他让雄性蠼螋与多个雌性蠼螋交配,在大多数情况下,雄性确实总是使用同一个丁丁,这证明了蠼螋个体的偏侧性。

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为了确保两个丁丁都能正常工作,镰村用冰水麻醉蠼螋,然后用细镊子随机切断其中一个丁丁。在给予治愈时间后,研究人员发现,这些雄性蠼螋仍然可以正常地为雌性蠼螋授精,这表明两个丁丁都功能齐全。

镰村想知道,如果一半的雄性是“右撇子”,一半是“左撇子”,是否在丁丁中会有一些偏向一侧或另一侧的结构差异?当研究人员用自体荧光显微镜向蠼螋发射激光束以观察丁丁的结构时,他们发现无论是左边的还是右边的,还是准备交配的与处于休息状态的,都没有差异。研究人员称:“这表明丁丁的使用主要是由神经系统机制控制的。”

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就像人类的惯用手与控制运动使用的大脑中心有关一样,蠼螋对丁丁的使用也是有大脑控制的。而有一个备用丁丁是有道理的,因为主丁丁随时都有可能会受损,但为什么会偏爱其中一个呢?从其他动物身上汲取线索,镰村认为专业化和重复使用,本质上是学习,可能会提高表现。

如果一次又一次地使用同一个丁丁可以提高交配的效率,那么一只蠼螋在此后的交配中使用同一个丁丁是理所当然的。另一种可能的解释是,更换丁丁会消耗多余的能量,因为对于大多数动物来说,繁殖是一件非常消耗能量的事,而偏侧性提供了更高的进化适应度。

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更好地理解蠼螋的偏侧性将有助于科学家掌握动物是如何进化的。但对镰村来说,他的研究也是出于他对蠼螋本身的热爱。他发现这些动物很迷人,他的这种热爱可以追溯到他的高中时期,当时他在屋外的一块岩石下看到一只母蠼螋和一些虫卵。那只母蠼螋被惊吓后立即跑开了,但当他第二天再去查看时,那只母蠼螋又回来了。这种行为对于一种经常被视为令人毛骨悚然的害虫的动物来说是惊人的复杂。

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镰村认为这是一种很酷的昆虫,决心对它们进行彻底的研究,于是就有了今天的各种有趣的发现。科学有时候是建立在一些独特的热爱的,比如艾伦·图灵对字谜的极度热爱,后来成为了“计算机科学之父”,一位高中生对一种昆虫的热爱,也有可能会引发生物学上的重大发现。

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