点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:最厉害的“内卷”在动物界
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

最厉害的“内卷”在动物界

来源:中国科学报2022-08-08 10:42

  人类“内卷”,动物也“内卷”——能把自己卷成“球”。犰狳、穿山甲、刺猬、球马陆、球鼠妇等,在遇到危险时能迅速卷成紧密球体,保护其腹部、四肢等脆弱部位。

  “这种行为甚至还有一个专业名词——成球行为。”中科院动物研究所(以下简称中科院动物所)研究员白明告诉《中国科学报》。

  近日,由中科院动物所牵头、中意德三国科学家合作完成的一篇论文发表于《通讯生物学》。此文针对一种小小的昆虫——球金龟,揭示了它们“成球”的“内卷”之谜。

  “球”与“非球”区别在哪儿?

  在各种动物类群中,昆虫的身体结构其实并不适于成球。

  “因为它们的身体躯干只有头胸腹三个体节,很难形成紧密的球形。大多数情况下,身体腹面、足等部位会不可避免地外露。”论文共同通讯作者之一白明解释道。

  但有一些“小家伙”却做到了。

  球金龟是金龟总科、驼金龟科、球金龟亚科昆虫的统称,目前已知44属448种,分布在泛热带区。这类昆虫比较罕见,主要生活在白蚁巢、枯枝落叶层和朽木等隐秘生境中。

  虽然都被称为球金龟,但它们的身手却差距较大—— 一些球金龟只能形成松散球形,或者完全不能成球,而另一些则能形成紧密球形。

  “球”与“非球”的区别到底在哪儿?

  研究人员通过几何形态学定量分析了全球74种球金龟的形态特征,发现在3种不同的成球类型(不能成球、松散球形、紧密球形)中,球金龟的头、前胸背板、鞘翅和足等结构均有稳定差异。

  进一步结合显微CT和三维重建技术,研究人员首次发现,紧密型球金龟在体壁厚度上存在异速生长现象,也就是球外侧(前胸背板和鞘翅)的体壁厚度显著厚于内侧体壁(胸部和腹部腹面),而它们的体壁厚度也与不能成球的金龟有显著差异。

  “我们推测,这可能是在能量有限的情况下的一种权衡策略。”论文第一作者、中科院动物所博士后路园园说,“当组成体壁的物质有限时,更多的材料被分配到球的外侧,而被包裹在球内的体壁组成材料则相对较少。”

  成球行为从何而来?

  在此之前,球金龟的成球行为演化历史并不清晰。仅有一块化石记录表明,松散球形种类可能最早出现在新生代(约2500万至1500万年前)。

  这一次,研究人员详细调查了不同产地和地质时间的化石。幸运的是,他们在克钦琥珀和多米尼加琥珀中都发现了球金龟的存在,并且首次在中生代(约1亿年前)记录了松散球形的新属种,以及新生代紧密球形的新种。

  这些发现不仅将球金龟成球行为的起源提前了约8000万年,也是昆虫中成球行为的最早记录之一。

  化石初步串联起了球金龟的成球之路,为成球行为的演化揭开了冰川一角。

  “我们的研究结果表明,成球行为在球金龟中是单次起源的,即从不成球到松散球形,最后到紧密球形的演化顺序,其中也伴随着在少量节点上的反转。”路园园说。

  与成球关系密切的身体结构包括头、前胸背板和鞘翅,它们的演化过程并不相同。论文重要作者、中科院动物所研究员邹征廷说:“中生代球金龟首先经历了鞘翅的快速适应演化,为成球行为形成奠定了基础,前胸背板紧随其后,最后在新生代球金龟头部快速演化,为紧密球形的形成补上了关键一环。”

  为什么要变成“球球”?

  看似简单一卷的成球行为,背后却有如此复杂的结构演变。那么,动物为何要演化出这样的行为呢?

  “科学家们推测,成球行为可能源于防御和生理功能,例如保水能力和温度调节能力。”路园园说,“比如鼠妇就缺乏陆生节肢动物应有的气门系统,所以需要靠成球来减缓体内水分散失,从而适应登陆后的生活。”

  而对球金龟而言,抵抗天敌袭击也是成球行为的一个重要因素。研究人员选择球金龟与另外两种金龟——驼金龟和鳃金龟,开展了机械力学分析,发现在被天敌直接攻击的特定场景下,卷曲成球的球金龟可以抵抗更大的咬合力而不变形,表现出更为“抗揍”的特性。

  “这些球金龟的‘抗揍’特性,一方面得益于球形结构本身,另一方面也归功于更厚的外侧体壁,以及体壁本身较强的机械性能。”另一位论文共同通讯作者、中科院动物所研究员顾奇说。

  有趣的是,球金龟中松散球形种类主要生活在枯枝落叶层,紧密球形种类主要生活在白蚁巢穴中,研究人员由此提出了“攻击者压力”假说——来自白蚁的威胁驱动了球金龟成球行为的复杂化。

  人们还发现,惊扰到某些生活在树冠上的球金龟时,它们会迅速成球从而掉落消失。“对那些生活在开放环境的球金龟来说,球形有助于其通过滚动快速逃脱。我们认为,这更可能是紧密球形个体在重新适应开放环境中成球行为的二次适应性演化。”白明说。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s42003-022-03685-2

  记者 李晨阳

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 【这些文化遗存现今的模样㉕】何止“更上一层楼”!

  • 我是一线党代表丨唐笑宇:创新路上,我愿带头冲锋!

独家策划

推荐阅读
“元宇宙”爆火后,“数字人”也随之进入公众视野。上个月,网龙网络公司宣布由数字人高管“唐钰”出任轮值CEO,以此全面推行“AI+管理”战略,在业界引发不小的轰动。
2022-09-28 13:08
作为河南省首席科普专家,我还担任省科协防汛减灾科技志愿服务种植产业专家兼联络人,指导中牟、新乡、柘城等地开展灾后恢复生产。
2022-09-28 10:05
“一粥一饭,当思来之不易;半丝半缕,恒念物力维艰。”勤俭节约始终是中华民族的传统美德。
2022-09-28 10:04
将科技自立自强作为国家发展的战略支撑,对科技创新提出一系列新思想新论断新要求,为我国科技事业指明前进方向、提供根本遵循。
2022-09-28 10:02
推进移风易俗是对农民群众急难愁盼的切实回应。乡风民俗反映了人民物质精神生活,更是窥看地方发展、社情民情、时代风貌的窗口。
2022-09-28 09:59
其中,Angiopep-2多肽可以特异靶向低密度脂蛋白受体(LRP-1),而LRP-1在脑胶质瘤细胞和脑血管内皮细胞表面均具有高表达水平。团队研究发现,双重靶向功能化外泌体能够提高药物治疗原位脑胶质瘤效率,显著抑制脑胶质瘤的生长,可有效延长小鼠的生存期。
2022-09-28 10:08
市场监管总局日前发布《企业落实食品安全主体责任监督管理规定》(以下简称《规定》),要求食品生产经营企业建立健全食品安全管理制度,配备食品安全员。
2022-09-27 09:42
“祝融号”火星车着陆区的火星表面数米厚的风化层下存在两套向上变细的沉积层序,可能反映了约35亿~32亿年以来多期次与水活动相关的火星表面改造过程;现今该区域火星地表以下0~80米未发现液态水存在的证据,但不排除存在盐冰的可能。
2022-09-27 09:41
华优秀传统家风文化以儒家倡导的“修身、齐家、治国、平天下”为核心观念,以《颜氏家训》《朱子家训》等家教、家学为具体传承方式,表现为勉学、勤劳、孝顺、谦让、诚信、节俭等中华传统美德。
2022-09-27 09:39
长江保护修复攻坚战是打好污染防治攻坚战中的一个重要战役,2019年国家有关部门就曾印发《长江保护修复攻坚战行动计划》(以下简称《行动计划》)。
2022-09-27 09:36
秋分时节,各地乡村农民丰收节活动高潮迭起、精彩纷呈。广大农民以各种形式由衷表达对丰收的欢庆、对时代的礼赞以及对美好生活的向往和期盼,为金秋中国增添了一抹绚丽色彩,为党的二十大胜利召开营造了祥和氛围。
2022-09-27 09:35
村民林景新说,这些年,党和国家出台了很多好政策,让大家对种田更有信心了,“这组稻田彩绘就代表了村民们的心声”。
2022-09-27 09:32
乡村振兴既要“塑形”、更要“铸魂”,这是新时代提出的崭新考题、面临的重大课题。
2022-09-26 09:36
今年上半年已有8个农作物新品种通过审定,另有63个新品系正在参加各类区域试验……为牢牢扛稳粮食安全这个政治责任,河南省在新乡平原示范区建设“中国种谷”,以种子创新来保证粮食安全。
2022-09-26 09:21
新华社哈尔滨9月25日电 题:稀播密植多打粮——农场水稻的增产“密码””  北大荒集团普阳农场有限公司种植户贾如家的稻田正在收割。贾如算了一笔账,每喷施一次叶面肥,每公顷需花费100元,往年一般只喷施一次,今年共喷施了6次,比往年多花费500元,今年这笔花销由农场承担。
2022-09-26 10:29
近日,记者从中科院国家天文台获悉,基于国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)时域巡天数据,LAMOST“黑洞猎手”计划研究团队发现了一颗距离地球约1037光年、处于双星系统中的宁静态中子星。
2022-09-26 10:22
中国空间站“问天”实验舱和即将发射的“梦天”实验舱都配备巨型柔性太阳能翼。此时此刻,寂寥无垠的太空中,中国空间站组合体在高速飞行。在发射阶段中,问天实验舱柔性太阳能翼宛如合拢的手风琴,紧紧收缩于舱内。
2022-09-26 10:05
20世纪90年代,科学家就发现植物存在感受硝态氮的能力,并且在基因表达水平上检测到硝态氮不仅是一种营养元素,也可以作为一种信号分子。2009年,刘坤祥曾经的实验室发表文章认为,CHL1/NRT1.1蛋白除了膜转运蛋白的功能之外,还存在感受硝态氮的功能,从而影响后面一些基因的表达。
2022-09-26 10:21
近日,国家网信办发布了境内互联网信息服务算法名称及备案编号,首批包括30种算法,这些算法信息可以通过互联网信息服务算法备案系统进行查询。开展算法备案,有利于将网络安全法、数据安全法、个人信息保护法等法律中有关网络信息内容安全、数据安全和个人信息权益保护的制度落地。
2022-09-26 10:07
历史的时针回拨到2012年9月25日,大连。天气预报中的阵雨没有如期而至,大连港风平浪静,秋阳和煦。
2022-09-24 19:13
加载更多