在高重力下飼養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的信息。

我們知道，當我們改變重力時，物理系統會隨之改變。

國際空間站微重力環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。

但地球上的大多數動物（約80%）都有角質層外骨骼。這些是節肢動物，包括海洋和陸地動物，根據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備。

該設備是定制設計的離心機。當它旋轉時，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。

研究人員能夠微調他們的離心機以產生特定的重力條件。正常加速度由于地球在海平面上的重力表示為 1g.研究人員能夠將其一路乘以8g。

下一步是看看這會對昆蟲產生什么影響。

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克該小組在兩周內幸存下來，只有區區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。

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

“這表明生物材料適應機械負荷的能力，以前只知道內骨骼和高等植物，顯然也存在于昆蟲甚至所有節肢動物中。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。

該研究已發表在英國皇家學會會刊B：生物科學.

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