2019-08-09 16:07:02
幼虫没有腿他们怎么做到跳跃

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将它的头部固定在它的尾部以形成一个环,一个3毫米的黄花瘿蚊子幼虫将一些内部液体挤入其尾部,使其膨胀并像内管一样升高压力。

当头部和尾部之间的粘合剂不再能够保持时,张力就会弹起,将蜗杆发射到一个高度翻滚的飞行中,在十分之一秒内将其运载20到30个体长,速度可与用实际的腿跳昆虫。飞行的方向有点随机,蠕虫状的幼虫在着陆时反弹一点,但显然没有更糟糕的磨损。然而,随着运动选择的进行,它似乎有点鲁莽。

但这种“静水无腿跳跃”,正如杜克大学的研究人员所知,他们使用超高速摄像机研究了这些发射,其效率比常规爬行高出约28倍(并且快得多)老毛毛虫。

他们对这种显着的跳跃幼虫的分析将于8月8日出现在“实验生物学杂志”上。

什么是新的不是无腿幼虫可以跳跃的认识。 Duke生物学教授Sheila Patek说,这种行为在文献中已被多次识别超过50年,他的实验室负责分析。这里的奇迹在于细节,用每秒20,000帧的摄像机和扫描电子显微镜拍摄。

“有时它们会摔倒而且不会走得太远,”百达lab实验室经理格雷斯法利说道,他花了无数个小时试图在它们发射之前保持焦点和框架中的不安全蠕虫。几乎每一次混乱的飞行都远远地离开了摄像机的视野。

法利从所有这些跳跃中学到的是,蠕虫的身体中有一个铰链,距离尾部大约三分之一处,使得下部部分成为他们所谓的“瞬态腿”,将推力传递到地面。

虽然其他形成环的蠕虫似乎使用称为钉子和口器的坚硬附属物在头部和尾部之间形成牢固的闩锁,但是瘿蚊幼虫只有一些粘性的皮肤可以解决这个问题。

在电子显微镜下仔细检查时,粘性物体变成了一排小指状鳞片,只有1微米宽,与壁虎脚上的粘性垫非常相似。

法利说,目前尚不清楚这些尺度是否以某种方式相互联系,或者它们是否仅仅依附于范德瓦尔斯效应,原子之间的弱电磁吸引力紧密接近,这就是壁虎走在窗玻璃上的方式。

百达说,胶粘剂贴片看起来类似于帮助豆娘和蜻蜓锁定头部的“头部捕捉系统”。但胆汁虫幼虫也可能在垫上分泌某种液体。他们还不知道细节。

在某种程度上,这些动物机械研究人员甚至发现了这种蠕虫,这是一个奇迹。它是几百种胆汁中的一种,它们在一百种不同种类的一枝黄花的组织内进食。这种明亮的橙色蠕虫是Asphondylia属的一个成员,它甚至还没有被科学正式命名和描述,它偏向于银枝,一枝黄花,一种白色的一枝黄花。

罗纳克学院的生物学家迈克尔怀斯说:“他们真的很小而且不显眼,因此没有很多人研究过它们。”他确实研究过一枝黄花和爱它们的人。

Wise是Duke的前任百达graduate研究生同学,他在某种程度上无意中启动了这个项目。

两个八月前,在弗吉尼亚山区仔细收集了几个黄花瘿虫标本后,怀斯正在显微镜下切开植物的肿胀部分,以提取每个胶囊内的小橙虫。

“在解剖了大约十几个虫子之后,我看着培养皿,盘子里只有两只幼虫,”怀斯说。 “他们在办公室里跳来跳去!”

他知道Patek有这种高速相机用于她的跳跃,对齐和打击生物的科学,并建议他们应该看一看。

“所以,我们只是决定拍摄它们以获得乐趣,”Patek说。 “然后我们意识到,这实际上可能是一个有趣的新领域。”

Patek说,由蜗杆的每个部分之间的“粘合剂微型”形成的闭锁机构显然是新的,关于跳跃比爬行更有效的计算可能是软机器人领域的关注。这项工作也适合她对跳蚤,蚂蚁,螳螂虾和其他生物的壮观加速度的更大调查,这些生物倾向于使用弹簧和闩锁机制而不是肌肉力量来实现惊人的壮举。

已知这种胆瘿虫的密切相关物种会从它们的家庭植物中跳出来寻找钻入地下和蛹的地方。但是这种特殊的蠕虫永远不会离开胆汁,它会在那里形成蛹,并成为一个完全形成的飞行蚊虫。为什么甚至需要跳跃?

Wise建议,也许这是蠕虫早期进化的一项剩余技能。或者也许是为了避免捕食者和好奇的生物学家。

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