高速攝像機顯示蛆蟲可形成“瞬態腿”以跳躍到空中
儘管很難想像蛆蟲等蠕動爬行的動物擁有跳躍相關的能力,但杜克大學的科學家們,還是對黃花癭蚊的幼蟲進行了一番細緻的觀察。由高速攝像機拍攝的畫面來看,這種蛆蟲確實能夠躍過遠超其身體長度的距離,這就是所謂的“瞬態腿”功能。此前,科學家們已經通過現代高速攝像機捕捉過許多有趣的生物學知識,比如研究毒蛇、閃電、甚至人類是如何打噴嚏的。
科學家不斷向自然界尋找靈感(圖自:杜克大學,via New Atlas)
杜克大學的這項研究,希望揭示可追溯到幾十年前的一個神秘理論,即黃花癭蚊的幼蟲,到底是如何上演這般跳動的雜技的。
科學家稱,其實早在50 年前,大家就已經知曉了無腿幼蟲的跳躍能力,只是不清楚它們到底是如何彈離地面的。
集合高速攝像技術與掃描電子顯微鏡,現在我們終於得以揭開其中的一些秘密。該研究團隊使用了每秒20000 幀的攝像參數,並經歷了無數個小時來採集素材。
Leaping Larvae(via)
觀測期間,這種微小的蠕蟲經常跳出了框架,最遠距離甚至可達自身體長的30 倍。鏡頭顯示,它們可以捲曲身體,將頭部和尾巴形成一個環狀的弓形。
為實現這一點,蛆蟲會將皮膚粘合到一起,將體內的流體聚集在尾部,直到粘合劑斷裂。此時,鉸鏈機構大約在其身體上方的三分之一處起到了“瞬態腿”的作用。
在釋放的一瞬間,其力道可以傳遞到地板、推動蜗杆並飛向空中。此外電子顯微鏡圖像顯示,其皮膚粘性部分呈指狀鱗片狀,與壁虎腳上的粘性表面極其相似。
電鏡掃描下的鱗片結構(圖自:Duke SMIF / Grace Farley)
顯然,這可以讓蛆蟲實現粘性互鎖,利用類似壁虎的微弱電磁吸引力。至於蠕蟲為何選擇將自己彈射到空中、而不是簡單地爬過水面,科學家猜測這種運動方法的能量效率是後者的大約28 倍。
當然,彈跳的技能也可帶來其它益處,比如讓蛆蟲更好地躲避捕食者。最終,這項研究不僅加深了我們對無腿幼蟲和其它昆蟲的類似動作的理解,還為軟體機器人研發提供了新的指導。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《實驗生物學》(Journal of Experimental Biology)期刊上。原標題為:《Adhesive latching and legless leaping in small, worm-like insect larvae》