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揭示了千足虫的进化

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-09  浏览次数:23
核心提示:作为美国国家科学基金会(NSF)资助的昆虫学家,维吉尼亚理工大学的Paul Marek不得不花费大量的时间在这一领域,寻找稀有且具有科

作为美国国家科学基金会(NSF)资助的昆虫学家,维吉尼亚理工大学的Paul Marek不得不花费大量的时间在这一领域,寻找稀有且具有科学意义的物种。他为NSF提供了一个内部视角,来观察一个字面意义上的昆虫猎捕,以及生物发光的迷人世界。

 

这是2013年一个冬夜的午夜,我在加利福尼亚州圣路易斯奥比斯波附近的一片黑暗的橡树林中。我一个人在这里,拿着我的千足虫——寻找紫外线的手电筒和想去探险的旅行癖。我的目标是找到具有生物发光特性的千足虫——也就是说它们通过化学反应产生光。


作为一个迷上了千足虫的昆虫学家,我选择这个地点是因为早在1967年,在这里首次发现了两个未成熟的、1英寸长的发光千足虫。但是在1967年到2013年之间,这个物种还没有被发现,它的生物学特性仍然是个谜。


紧追不舍地追赶一只千足虫


寻找这些62条腿的千足虫是一项冒险。它们的栖息地是巨大的红杉林、沿海的活橡树林和加州高山上的臭鼬卷心菜草地。收集它们需要从黄昏到黎明进行田野调查。


这些千足虫不仅在黑暗中发光,而且会发出荧光——这意味着当它们被紫外线(UV)照射时,它们会发出明亮的绿色光。所以我用紫外光手电筒的紫外光在黑暗的森林中搜寻,紫外光会使荧光生物发光。


在一条潺潺的小溪边,我发现了这个神秘物种的一个成员,然后又发现了两个(正在交配的),然后又发现了三个。它们的绿色荧光在紫外光下闪闪发光。我关上灯,蜈蚣就不见了;我把它打开,它又重新出现了,就像一个亮着的灰绿色灯塔。
我兴奋地,但温柔地,舀起千足虫以避免打扰它们,这可能会导致它们分泌氰化物作为防御机制。我必须把它们放进一个小塑料杯里,里面有一些泥土和树叶,可以提供水分。


我所寻找的千足虫提供了有关生物发光进化的线索,以及这种对掠食者起威慑作用的特性在进化上和地理上都很罕见。


我的研究团队是由美国国家科学基金会资助的,他们研究了Motyxia属生物发光的进化过程。Motyxia是北美已知的唯一一种有生物发光的千足虫。


在NSF之前的一篇文章中,我解释了Motyxia的“glow means no!”也就是说,夜间活动的蝠鲼——它只在加利福尼亚的内华达山脉中被发现——的绿光可以抵御夜间活动的掠食者。墨鱼鲜艳的颜色提醒捕食者,当这些千足虫受到威胁时,它们会分泌有毒物质,包括氰化氢,一种剧毒气体。
然而,我最近的研究表明,千足虫可能并不总是使用生物发光作为防御机制。相反,生物发光可能起源于一种叫做木犀草属的千足类植物,它具有完全不同的功能,并逐渐演化为目前的莫替卡防御功能。
家庭成员
在我最近在圣路易斯奥比斯波附近的橡树林中重新发现这个物种之前,人们已经有大约50年没见过这种发光生物了。当我重新发现它的时候,我惊奇地发现这个物种实际上发出微弱的光。
揭示了千足虫的进化
一条来自亚利桑那州马德拉峡谷的铁路蠕虫。它的腹部有8对发光的生物灯,大脑后面有一盏灯。生物发光在这种动物身上的作用尚不清楚,但它可能是一种警告,以阻止夜间捕食者,或一个社会信号,通知同类相食的同胞避免吃自己的亲人。作者:Paul Marek,弗吉尼亚理工大学昆虫学系
为了给生物发光的进化提供一个背景,我和我的团队测序了Xystocheir bistipita的DNA,并将其与Motyxia的其他物种及其近亲一起放置在进化树上。这些分析和其他分析表明,木犀草比斯蒂比塔现在应该和其他发光的千足虫一起被归类为墨鱼属。为了纪念它的家族关系,我给Xystocheir bistipita取了个新名字:Motyxia bistipita。
照亮
我们的分析还表明,Motyxia bistipita(我将简称为M. bistipita)的低洼近亲的微弱生物发光代表着一种古老的生物


 
 
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