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饥饿的毛毛虫如何成长和成长而不会生病

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-10 08:14  浏览次数:0
摘 要:如果我告诉你,在你的后院,那里生活着一种生物,它每天会吃掉五倍于自身重量的东西,并在几周内增长一千倍。本能地,您可能想远
 如果我告诉你,在你的后院,那里生活着一种生物,它每天会吃掉五倍于自身重量的东西,并在几周内增长一千倍。本能地,您可能想远离the肉的野兽!但是,它根本不会对您感兴趣-实际上,它是纯素食主义者。现在感到安全吗?
 
您可能在幼儿园遇到过这种贪吃的野兽:饥饿的饥饿毛毛虫,他在食物中吃着自己的食物。人类每年要损失4700亿美元的粮食,以使它们免受诸如毛虫之类的害虫的侵害。从这个角度来看,这是奥地利(是的,整个国家)在2018年(国内生产总值)的收入。
 
毛毛虫变成蝴蝶和飞蛾,它们是植物和农作物的重要授粉媒介。因此,这组昆虫就像一对很好的夫妻,有几个非常讨厌的孩子。
 
毛毛虫必须在几周内长成一千倍,而只吃树叶就什么也没有。为了更好地消化植物,毛虫在其肠道中产生了腐蚀性(非常碱性的pH)环境,其性质与商业清洁产品相似。
 
此外,以昆虫为食的植物会产生有毒化学物质,以保护自己免受捕食者的侵害,而毛毛虫必须能够使其无害。快速生长通常需要最好的食物和最简单的新陈代谢。那么,以有毒植物为食并在肠道中产生清洁剂的生物如何如此迅速地生长呢?
 
没有精巧的方法:毛毛虫能够通过拉屎(本文未解决)并有效撒尿来做到这一点。到目前为止,在蚊子和苍蝇中研究昆虫撒尿的方式,但在毛毛虫中尚未研究昆虫撒尿的方式。但是,您无法通过研究骆驼来学习鲸鱼如何撒尿。
 
番茄蠕虫(Helicoverpa zea飞蛾的幼虫)是一种主要的农业害虫。图片来源:oliver.dodd / Flickr,抄送BY-SA
卡特彼勒肾脏设计
 
在过去的五年中,麦克马斯特大学迈克尔·奥唐纳实验室的成员(包括我本人)一直在研究排泄物在毛虫中的工作方式。事实证明,毛毛虫肾脏(称为Malpighian小管的肠外袋)具有多种很酷的适应性,可以使毛毛虫安全地食用大量食物。
 
与其他昆虫相比,毛虫的肾脏要复杂得多,与人类的肾脏相比,它们的复杂性要比同种的成年蛾和蝴蝶更复杂。通常,动物肾脏需要水从血液流到肾脏,因为有毒废物需要溶解在水中才能排出体外。
 
卡特彼勒的肾脏与肠道相连,从而使它们能够从食物中提取水,而不是从血液中提取水。实际上,毛毛虫不仅通过肠道水为粪便提供动力,而且还利用肾脏将部分肠道水转移到血液中,这有助于它们迅速生长。
 
但是,如果肠道中没有足够的水,这种安排将无法正常工作。在这种情况下,毛毛虫肾脏会改用血液中的水,因此它可以不间断地工作。这使他们的肾脏可以利用毛毛虫血液中的水来产生尿液。
 
这种转换非常迅速,并且涉及肌肉和神经用于响应刺激的某些相同机制。这使毛毛虫可以不停地工作其肾脏,而不管它是否在喂养。
 
毛毛虫的肾脏可以循环使用相同的水以排泄新陈代谢废料不止一次,从而最大程度地减少了因撒尿而损失的水量。
 
该图显示了白菜弯erTrichoplusia ni幼虫的肠道和马尔皮基小管的解剖关系。图片提供:麦克马斯特大学O'Donnell实验室,作者提供
卡特彼勒研究
 
我们花了几年的时间才开始理解毛虫如何在使用血液或肠道中的水为肾脏供电之间切换,以及为什么毛虫这样做是安全的。
 
我们在麦克马斯特大学(McMaster University)的工作向我们展示了毛毛虫如何具有能够促进其生长的高效肾脏。了解这一点可以帮助我们干预他们以庄稼为食。尤其重要的是,毛毛虫肾脏与其他动物(包括我们)的肾脏有何不同。这将确保所实施的任何控制策略均不会影响同一栖息地中的蜜蜂,鸟类和人类。
 
现在,比以往任何时候都更要面对与COVID相关的食物短缺,我们必须认识到我们的食物来自何处以及到达我们所需要的食物。了解毛毛虫撒尿的方式将有助于我们减少每年因虫害而损失的4700亿美元农作物。
 
 
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