世上獨(dú)一無二的腿:長度是身體28倍,還要負(fù)責(zé)品嘗、呼吸和交配

世上獨(dú)一無二的腿:長度是身體28倍,還要負(fù)責(zé)品嘗、呼吸和交配
2021年09月05日 08:31 新浪科技綜合

  來源:科研圈

  盲蛛的腿可以品嘗食物、嗅聞味道、呼吸氧氣、誘惑異性,甚至可以把自己繞在樹枝上兩三圈。

盲蛛的腿 | Dinesh Valke, CC BY-SA 2.0盲蛛的腿 | Dinesh Valke, CC BY-SA 2.0

  讓我們先從盲蛛(英文通常稱它們?yōu)椤笆崭钫摺保琱arvestmen)不是什么開始說起。它們不是人(men),也不收割莊稼(harvest)。盲蛛被稱為“收割者”可能是因為它們通常在夏末或初秋時出現(xiàn)。盲蛛雖然有八條腿,但它們不是蜘蛛,而是屬于包括蜱蟲和螨蟲在內(nèi)的更廣泛的蛛形綱動物。盡管關(guān)于盲蛛存在一些“誹謗性”謠言,但它們無毒,對直立行走的人類也絕對不會構(gòu)成任何威脅。

  不過,盲蛛是非凡的腿的集合。它們的腿超乎尋常的長,甚至可以超過身體 28 倍——想象一下人類用約 24 米長的下肢蹣跚行走的樣子。目前盲蛛的種類總共有 6500 種左右,其中包括幾種被慣稱為“長腿叔叔”(daddy longlegs)的物種(再次強(qiáng)調(diào),它們不是蜘蛛),和腿很短的物種。盲蛛遍布全世界,由此產(chǎn)生了許多盲蛛的驚人長腿可以帶來好運(yùn)的神話和傳說。盲蛛的腿可以同時承擔(dān)好幾種器官的工作,比如充當(dāng)武器、誘惑雌性,還可以用作傳感器,將關(guān)鍵信息傳送到米粒般大小的中央肢體中。這些腿的存在證明了為確保一個物種的成功,演化會踏上何種極端的方向。博物學(xué)家 Theodore Savory 曾這樣寫道:“對盲蛛的研究就是對腿的研究。”它們在肢體管理上的“豐功偉績”并非尋常。

  盲蛛腿的妙用  

  人類不厭其煩地吹噓自己會用雙腿直立行走,但真正懂得如何行走的是盲蛛。當(dāng)被鳥類和蜥蜴追趕時,盲蛛會啟動長腿竄上墻壁,把自己塞進(jìn)縫隙里。它們還可能會走“之”字形路線來迷惑襲擊者,或者甚至停止奔跑,在原地瘋狂地上下晃動。這種策略可以使它們更難被看清和抓住。

盲蛛 | Charles J。 Sharp, CC BY-SA 3.0https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28871794盲蛛 | Charles J。 Sharp, CC BY-SA 3.0https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28871794

  當(dāng)盲蛛覓食時,它們的腿也會派上用場。盲蛛的視力通常很差,他們能分辨出黑暗和光亮,也能辨別龐大物體,但也就僅此而已了。因此它們也利用腿來輔助感官認(rèn)知。在盲蛛的八條腿中,前四條是最敏感的,其頂端密布著在多類盲蛛中都存在的受體,能夠探測熱量、濕度、壓力和各種化學(xué)信號,有點(diǎn)像有舌頭、鼻子和指尖“遍布在人類的指關(guān)節(jié)上”,來自美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(University of Wisconsin–Madison)的一位研究盲蛛的生物學(xué)家 Prashant Sharma 這樣評價。來自巴西圣保羅大學(xué)(University of S?o Paulo)、研究盲蛛感官生態(tài)學(xué)的學(xué)者 Rodrigo Willemart 則告訴我,許多盲蛛會用六條腿來回奔走,同時讓另外兩條腿,也就是最長的一對腿保持懸空,令其“四處揮舞,觸摸一切”,以幫助它們找到食物。其他六條腿主要是驅(qū)動這種蛛形綱動物行走,而這對在軀體上排列在第四位的腿,擁有非常尖銳的刺,一些盲蛛靠它們將捕食者捏成兩半,或者用來爭奪配偶。有些種類最后面的一對腿會長得非常長,甚至?xí)谇笈几偁幹信抨牨容^誰的腿更長。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的發(fā)育生物學(xué)家 Guilherme Gainett 說:“腿最長的那只雄性會戰(zhàn)勝其他競爭者,獲得與雌性的交配權(quán)。”

  支撐如此長的腿需要解剖結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。有些盲蛛的身體與它們的腿距離太遠(yuǎn),以至于腿的下半段,即脛節(jié)(tibia),必須自備氣孔以維持足夠的氧氣。但是對于這種具有卡通比例的生物來說,這些蛛形綱動物出奇地穩(wěn)定和靈巧。長腿物種的肢體永遠(yuǎn)是彎曲的,這使它們保持一種螃蟹式的行走方式,將身體貼近地面。來自美國馬里蘭大學(xué)巴爾的摩分校(University of Maryland, Baltimore County)的盲蛛生物學(xué)家 Mercedes Burns 告訴我:“想象一下,如果你的重心在膝蓋以下。對于盲蛛來說,它們翻身是非常困難的。”許多種盲蛛的腿由幾十個關(guān)節(jié)組成,這相當(dāng)于人類的手指上有大約 100 個指關(guān)節(jié)。這種結(jié)構(gòu)能讓盲蛛將腿的末端繞著樹枝纏兩三圈,就像蜘蛛猴善于抓握的尾巴一樣。Willemart 說:“它們在樹上、莖上、樹枝上攀爬,只靠腿繞來繞去就能做到。”

  這種纏繞的技巧在交配的前戲中也很重要。有些種類的雄性會四仰八叉地躺著張開腿,等待雌性撞入它們的懷抱。美國圣路易斯大學(xué)(St。 Louis University)的研究盲蛛交配行為的生物學(xué)家 Kasey Fowler-Finn 告訴我,一經(jīng)接觸,雄性就會用被稱為須肢(pedipalps)的臂狀附屬肢體抓住它的配偶,并將自己的腿纏繞在雌性的腿上來“將它們固定住“。這種行為可以被看做是一種跑偏了的調(diào)情,還是一種確保能夠面對面交配的策略,因為盲蛛的生殖器正好位于它們的喉嚨下方。Burns 說,抓住配偶的腿可能有助于雄性“弄清哪一端是正確的”。

正在交配的盲蛛 | Wildreturn, CC BY 2.0正在交配的盲蛛 | Wildreturn, CC BY 2.0

  Burns 說,雄性有時會控制其雌性長達(dá)數(shù)小時之久,也許是為了防止它“跑去和另一個雄性交配”。“把它們分開幾乎是不可能的,而且也無法分辨誰的腿是誰的。”而 Fowler-Finn 還研究了另一種奇怪的行為,即盲蛛的一個物種的雄性會在交配后咬住雌性的第二條腿,然后抖動它。“目前還不清楚為什么會有這樣的行為,”她告訴我。“一個可能的原因是它在展示自己是一個高質(zhì)量的伴侶:抖得越厲害越好。”

  盲蛛的腿部承擔(dān)的重任如此之多,保持這些“美腿”干凈整潔就變成了至關(guān)重要的事。威斯康星大學(xué)密爾沃基分校(University of Wisconsin-Milwaukee)的盲蛛生物學(xué)家 Ignacio Escalante 告訴我,盲蛛會通過在嘴里來回拖動它們的腿來梳洗自己,就像“吃玉米穗子”一樣旋轉(zhuǎn),“這超級可愛。”

  但 Escalante 最感興趣的是那些失去腿的盲蛛,它們有時甚至?xí)室馇袛嘧约旱耐取Cぶ爰?xì)長的腿雖然十分有用,但也是一種負(fù)擔(dān)。因此,當(dāng)這些肢體受到威脅時,許多盲蛛會輕松地甩掉自己的腿,然后逃走。Fowler-Finn 說:“(在腿斷掉的時候,)可以聽到小小的咔嚓聲。”

  這種自我犧牲式的行為被稱為自切(autotomy),其實很常見。比如,爬行動物會拋棄它們的尾巴,蜜蜂會拋棄它們的毒刺等。Escalante 解釋道,盲蛛的自切行為就像肩膀劇烈脫臼一樣:“收縮一下就斷了。”然后,一小塊堅硬的護(hù)甲會滑到切割處來固定傷口。許多捕食者看到被切斷的腿會感到好奇,因為它可以在脫離身體后持續(xù)抽動好幾分鐘。在野外捕捉盲蛛的研究人員已經(jīng)學(xué)會了要小心。Fowler-Finn 說:“你總是擔(dān)心你會導(dǎo)致它們斷掉一條腿。”同時,雌性似乎能利用腿的這種可分離性為自己謀利。它們會咬住或拽住自己討厭的雄性的腿,直到后者掉下來。她告訴我,這是一個結(jié)束令人厭惡的交配的好方法。她告訴我:“只要在交配過程中把對方的一條腿弄斷就可以了。”

  整個過程聽起來很痛苦,但 Escalante 確信,如果盲蛛沒有失去超過兩條腿的話(它們的腿無法再生),大多數(shù)斷腿的盲蛛實際上過得很好。失去腿的蛛形綱動物會改變姿態(tài),并且仍能以大致相同的速度跑動。不平衡的身體實際上可以造成一種混亂的步態(tài),從而干擾捕食者,因為這種搖擺不定的小東西可能更難被抓住。

  盲蛛甚至在腿與身體的交界處(Escalante 親切地稱其為蛛形綱動物的“腋窩”)都有非常特殊的適應(yīng)性。其中包括一種可以散發(fā)惡臭化學(xué)物質(zhì),用以驅(qū)趕敵人的小孔。Escalante 告訴我:“這種氣味十分強(qiáng)烈。有時侯當(dāng)你抓住盲蛛時,它們會釋放出一小滴乳白略帶淡黃色的液體。。。。。。它有一種甜美的汽油味。”有些盲蛛甚至?xí)阉鼈兊耐认騼?nèi)收,用腿耙過身體,把這種液體涂滿讓臭味達(dá)到最大程度。

  盲蛛的基因之謎  

  盲蛛的首次出現(xiàn)在至少 4 億年前,此后它們演化出了非常多樣的種類。即便關(guān)于盲蛛的行為有了很多調(diào)查和研究,科學(xué)家依舊持有許多未解的問題。例如,目前還不清楚為什么盲蛛會聚集在一起,形成一團(tuán)厚厚的“毛球”。這些盲蛛球往往出現(xiàn)在建筑物的側(cè)邊,它們緊緊擠在一起的腿會垂下來,形成引人注目的“胡須”。一些研究人員認(rèn)為這是一種防御策略,可以將強(qiáng)大的反捕食氣味集中在一起的形成優(yōu)勢。其他人則認(rèn)為,這些群體在進(jìn)行交配;也可能是為了維持濕度而抱在一起所形成的毛茸茸的小團(tuán)體,當(dāng)天氣轉(zhuǎn)涼時,這可以讓盲蛛“瘦骨嶙峋”的腿保持水分。Burns 告訴我:“這是擁有長腿的缺點(diǎn)之一:身體的表面積太大。”Fowler-Finn 則表示,這就是當(dāng)你把蛛形綱動物拿在手上的時候,它們的肢體摸起來像涂了油漆的頭發(fā)般“僵硬和脆弱”的部分原因。

聚集在一起的盲蛛形成的“胡須” | Dinesh Valke, CC BY-SA 2.0聚集在一起的盲蛛形成的“胡須” | Dinesh Valke, CC BY-SA 2.0

  部分未解之謎的部分答案可能就隱藏在盲蛛的基因序列中。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的 Gainett 和 Sharma 最近與美國史密森尼國家自然歷史博物館(Smithsonian National Museum of Natural History)的基因組學(xué)專家 Vanessa González 合作,首次完成了世界上分布最廣泛的盲蛛物種—— Phalangium opilio 的基因組圖譜。并未參加這項工作的 Fowler-Finn 說,這一突破將“幫助我們了解盲蛛對環(huán)境作出極端適應(yīng)的基礎(chǔ)”。上述三名學(xué)者和同事確定了幾個能決定腿部走向如此截然不同命運(yùn)的基因,以及其他使盲蛛的腿變得靈活和抓附力強(qiáng)的基因。他們證實,盲蛛的身體發(fā)育模式很像昆蟲,某些特定的基因沿著環(huán)繞動物軀干的水平紋路被打開,以確定每條腿的最終形態(tài)。他們發(fā)現(xiàn),只有幾個基因會阻止最靠前的腿變成類似手臂的須肢。研究人員甚至能夠通過關(guān)閉一些腿部基因來證明這一點(diǎn),將一些盲蛛實驗體的前肢縮短為完全的殘端。González 告訴我:“我們制造了‘短腿叔叔’,這是最神奇的結(jié)果。”

  Sharma 的團(tuán)隊還認(rèn)為,研究盲蛛的基因組,是了解蜘蛛、蜱蟲、螨蟲、盲蛛等蛛形綱動物共同祖先的 DNA 的最好嘗試之一。Gainett 告訴我:“從盲蛛身上發(fā)現(xiàn)的結(jié)果反映了早期蛛形綱動物的情況。如果我們想了解這個群體的基本身體結(jié)構(gòu),這就是我們所需要做的。”盲蛛和它們的腿是一種遠(yuǎn)古生命基序的現(xiàn)代變體,這和它們在人類眼中的樣子一樣奇妙。

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