1

0
0

文字

分享

1
0
0

蜘蛛自己織出水肺

陸子鈞
・2011/06/13 ・853字 ・閱讀時間約 1 分鐘

一種住在北歐水塘中的棕色小蜘蛛,背後帶著一顆氣泡。這種一公分大的水蜘蛛(Argyroneta aquatica)是世界上唯一一種,終其一生都生活在水中的蜘蛛。然而,就跟其他陸生蜘蛛一樣,它們也需要氧氣呼吸。因此,它們不時離開在水中由蛛網構成的小屋來到水面,藉由毛茸茸的腹部,然後帶著氣泡回到棲所,將氣泡存放在由蜘蛛絲編成的氣艙中。科學家現在發現,這個「潛水鐘」並不只單單儲存空氣而已,事實上,它像個肺,能從水中取得氧氣,讓蜘蛛得以在水下待上一天之久。

澳洲的生理學家Roger Seymour,自幼就對水蜘蛛非常著迷。因此,他遠赴柏林,和德國的生理學家Stefan Hetz合作,研究這種蜘蛛。他們花上整個夏天收集蜘蛛,並把蜘蛛放入水缸中,然後觀察它們結網,並放入氣泡。

他們利用直徑只有15微米粗的光纖氧氣探測器,伸入潛水鐘,測量氧氣是如何在氣泡內外移動的。結果發現,潛水鐘的功能比較像是「肺」,當蜘蛛從潛水鐘獲得氧氣,會有更多的氧氣進入潛水鐘的空間。但大約24小時後,水壓開始使得鐘塌陷,於是蜘蛛必須到水面,帶另一個新的氣泡回來。而光纖得到的資料也顯示,蜘蛛在帶回新氣泡的途中,僅消耗異常少量的氧氣。

Seymour說,水肺的關鍵在於,調整體型和氧氣需求及體積的比例。當蜘蛛抓到獵物並享用它的午餐時,身體需要代謝更多的氧,因此它需要在潛水鐘上加上網,增加表面積以加入更多的氣泡能把食物放到裡面。另外,雌蜘蛛也會在即將產卵時,擴大潛水鐘,然後在卵外圍包裹上一層「繭」,在將其放入潛水鐘;當小蜘蛛孵化後,爬出潛水鐘,就會帶著自己的氣泡,大約只有針尖般的大小。

過去的研究認為,水蜘蛛每半小時需要重新填充氣泡,但Seymour 和 Hetz發現,水蜘蛛可以在水中待上一天之久。如此,在等待獵物的同時,可以避免成為鳥兒的獵物。Seymour很訝異沒有其他蜘蛛有類似的策略,他還補充,水蜘蛛看來能適應各種環境,甚至在溫水中,潛水鐘依舊能執行功能,這也暗示水蜘蛛能在暖化存活。

資料來源:ScienceNow: Underwater Spider Spins Itself an Aqualung [ 9 June 2011]

其他報導:NatureNews: Underwater spiders use webs as ‘gills’ [9 June 2011]

文章難易度
所有討論 1
陸子鈞
295 篇文章 ・ 4 位粉絲
Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

0

7
0

文字

分享

0
7
0

殭屍真菌的心智操控術!被附身的螞蟻變成「孢子釋放機」——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/25 ・1691字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的,是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式,得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲,就能散播孢子,完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),這種真菌的一生都繞著巨山蟻(carpenter ant)打轉。巨山蟻受真菌感染之後,會失去自己怕高的本能,拋下相對安全的巢,爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」(summit disease)。在適當的時候,真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」,菌絲體從巨山蟻腳上長出來,把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體,從巨山蟻頭上發出菇柄,孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標,就會產生次生的黏性孢子,在作為引線的細絲上向外延伸。

受到蛇形蟲草(zombie fungus)感染的巨山蟻。圖/AntWiki by João P. M. Araújo

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草(Ophiocordyceps)會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬,讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻,在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下,螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智,一直令研究者大惑不解。二○一七年,真菌操控行為的一位頂尖專家大衛.休斯(David Hughes)帶領的一支團隊,在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻,把螞蟻的身體保存起來,切成薄片,重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官,占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中,高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔,纏住螞蟻的肌纖維,透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而,螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌,才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑,真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部,但還是靠分泌化學物質,影響螞蟻的肌肉和中央神經系統,進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質,還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結,直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過,蛇形蟲草和麥角菌是近親,瑞士化學家艾伯特.赫夫曼(Albert Hofmann)最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質,繼而做出一類化學物質,LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內,負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了,表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中,可能扮演了某種角色。

雀麥上的麥角菌。圖/WIKIPEDIA by Claude De Brauer

不論這些真菌是怎麼辦到的,它們的干預以人類的任何標準來看,都十分驚人。經過幾十年的研究,投入數十億美元的經費,用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說,抗精神疾病藥物無法針對特定的行為,其實只有鎮定效果。相較之下,蛇形蟲草百分之九十八的成功率,不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬(這百分之百會發生),而是咬到葉片特定的部位,並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見,蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣,其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕,依據化石化的疤痕,這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世(Eocene)。真菌很大部分的時間都在操控動物心智,可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

azothbooks_96
207 篇文章 ・ 1123 位粉絲
漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策