在高重力下飼養(yǎng)的蝗蟲長得異常強壯......在一定程度上

禁運 1101 年 12 月 6 日星期三 AEDT

蝗蟲適應重力條件的變化所需的時間少得驚人。

科學家們將一大堆昆蟲放入一個模擬額外重力的裝置中，并觀察到它們的外骨骼和腿在短短幾周內(nèi)變得更強壯。

然而，只是在一定程度上：由于施加了太多的額外壓力，蝗蟲變得越來越虛弱，并且隨著施加更大的模擬重力而死亡的數(shù)量越來越多。

然而，這項研究顯示了昆蟲外骨骼可以適應不同條件的方式，并提供了我們可以用于生物材料開發(fā)的信息。

我們知道，當我們改變重力時，物理系統(tǒng)會隨之改變。

國際空間站微重力環(huán)境中的哺乳動物失去骨骼和肌肉密度.

植物對重力變化做出快速反應，無論是強還是弱。

但地球上的大多數(shù)動物（約80%）都有角質(zhì)層外骨骼。這些是節(jié)肢動物，包括海洋和陸地動物，根據(jù)不來梅應用科學大學的生物學家Karen Stamm和Jan-Henning Dirks的說法，它們的硬殼對高重力機械應力的反應方式令人驚訝地被低估了。

因此，他們著手糾正我們知識中的這個漏洞，使用一種專門用于研究高重力昆蟲的特殊設(shè)備。

該設(shè)備是定制設(shè)計的離心機。當它旋轉(zhuǎn)時，離心力作用在放置在其中的任何東西上，施加與重力效應無異的額外壓力。

研究人員能夠微調(diào)他們的離心機以產(chǎn)生特定的重力條件。正常加速度由于地球在海平面上的重力表示為 1g.研究人員能夠?qū)⑵湟宦烦艘?g。

下一步是看看這會對昆蟲產(chǎn)生什么影響。

研究人員獲得了該物種的近乎成年的蝗蟲遷徙蝗蟲，并在它們最后一次蛻皮后將它們放入離心機中——當它們剝殼一個外骨骼并出現(xiàn)閃亮的新柔軟成年外骨骼時，隨著時間的推移，這些外骨骼會發(fā)育和變硬。

每組蝗蟲被放入離心機中兩周，同時它們的外骨骼變硬。

有三組，在3g，5克和 8g，以及 1g 對照組，研究人員可以與該對照組比較他們的超重力蝗蟲。

離心機是連續(xù)的——它每 3 天只停止一次，每次最多 15 分鐘，用于護理目的。

蝗蟲的死亡速度非常有趣。對于1g對照組，存活率為76%。

3g組的這一比例略有上升：81%的蝗蟲成功了。

但隨后存活率急劇下降：只有 51% 的存活率5克該小組在兩周內(nèi)幸存下來，只有區(qū)區(qū)7%的8G蝗蟲幸存下來。

對昆蟲外骨骼厚度和腿部力量的影響似乎與這一趨勢非常吻合。

在3g時，昆蟲的腿明顯比1g的更強壯。但是在5克8g，角質(zhì)層厚度減小。此外，8克蝗蟲會失去體重。這聽起來對他們來說根本不是一個好時機。

但研究結(jié)果首次表明，昆蟲如何適應和改變它們的身體以適應更高的機械負荷。

這對生物材料的發(fā)展有影響，也對我們對生命本身進化的理解有影響，以各種光榮的形式。

“我們的研究結(jié)果確實表明，受超重力影響的蝗蟲似乎能夠在其個體發(fā)育過程中沉積具有不同機械特性的角質(zhì)層，”研究人員寫道.

“這表明生物材料適應機械負荷的能力，以前只知道內(nèi)骨骼和高等植物，顯然也存在于昆蟲甚至所有節(jié)肢動物中。因此，這種能力可能是幾乎所有骨骼形式的基本概念，并且考慮到外骨骼和內(nèi)骨骼以及植物的不同進化途徑，可能是所有承重骨骼生物材料廣泛分布的趨同進化特征。

該研究已發(fā)表在英國皇家學會會刊B：生物科學.

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