有的昆虫妈妈,生出来的娃娃跟自己一样大

作者: 葛应强

来源: 科学大院

发布日期: 2021-05-09

本文介绍了舌蝇这一昆虫的特殊繁殖方式,即胎生产下和自己体重相当的幼虫,并使用自身分泌的乳液来养育后代。这种腺养胎生的生殖方式在昆虫纲乃至节肢动物门中极为罕见,舌蝇也因此成为研究的热点。文章还探讨了舌蝇幼虫的生长过程和其依赖的内共生菌Wigglesworthia glossinidia的作用。

昆虫是卵生的和动物后代出生时体型都远远小于母体,似乎是众所周知的常识。然而,在自然界中唯一没有例外的例外,就是凡事都有例外。神奇的舌蝇用自己特殊的繁殖方式来证明,常识都是用来打破的——它们会以胎生的方式产下和自己体重相当的蛆宝宝,并且用自身分泌的乳液来养大自己的孩子。

来自非洲的舌蝇科(Glossinidae)昆虫,俗称采采蝇(tsetse fly)。在非洲当地,舌蝇其实是臭名昭著的大害虫。

因为它会传播人类昏睡病和动物锥虫病两种传染病,除骚扰无数家禽家畜以外,更造成过数以百万计的人员伤亡。拥有如此兴风作浪的本事,小小的舌蝇自然吸引了医学专家的关注。但关注舌蝇的不止有医学研究人员,还有许多昆虫学家。这是因为舌蝇繁育后代的行为十分特殊,其生殖方式被称为腺养胎生(adenotrophic viviparity),在昆虫纲乃至节肢动物门中都极为罕见。

舌蝇的生殖方式则与众不同。

舌蝇母虫腹部内拥有高度发达的乳腺,乳腺会分泌富含营养的乳液;幼虫在母虫体内孵化时并不会被排出,而是一直在母体内长大,依靠乳液的供给来完成生长发育的过程。直到舌蝇幼虫成长为三龄阶段,到达老熟状态时才会被母体排出,排出后随即钻入土中化蛹,在土中等待羽化。这种特殊的生殖方式,目前仅发现于舌蝇科及其他三个近缘类群所组成的虱蝇总科(Hippoboscoidea)。

因此,舌蝇和它的其他三个“兄弟姐妹”也被称为蛹生类苍蝇(pupipara,意为pupa bearer)。

舌蝇妈妈通过乳液传递给幼虫的,不只是营养,还有一种重要的内共生菌。这种共生菌的学名为Wigglesworthia glossinidia,它的用处在于,能够帮助舌蝇合成日常饮食中缺少的微量营养素。

舌蝇成虫以吸食动物血液为生,血液中富含蛋白质和脂质,但各类微量营养素不足,尤其是舌蝇性成熟过程中所需的B族维生素。而长期生活在舌蝇消化道内的Wigglesworthia菌,能够通过自身代谢途径合成硫胺素、核黄素及烟酰胺等6种B族微生物,来给它的共生宿主生产足量的“补剂”。

舌蝇幼虫能长得又快又壮,靠的是舌蝇母虫分泌的大量乳液。

为保证乳液的高效运输,在哺乳期间,舌蝇乳腺管道的宽度会从30-40微米扩张到80-100微米。同时,负责分泌及转运蛋白质的内质网和高尔基体也成倍增加。舌蝇乳液的主要成分是各种蛋白质和脂质,其主要蛋白成分就高达12种,且部分蛋白质的组成和哺乳动物的乳液相似,但仍有数种特定蛋白质的作用尚未明晰。乳液中的大部分脂质将用于合成三酰甘油,并保存在老熟三龄幼虫的消化道,作为其钻进土壤中化蛹和羽化的能量来源。

舌蝇妈妈通过乳液传递给幼虫的,不只是营养,还有一种重要的内共生菌。这种共生菌的学名为Wigglesworthia glossinidia,它的用处在于,能够帮助舌蝇合成日常饮食中缺少的微量营养素。舌蝇成虫以吸食动物血液为生,血液中富含蛋白质和脂质,但各类微量营养素不足,尤其是舌蝇性成熟过程中所需的B族维生素。

而长期生活在舌蝇消化道内的Wigglesworthia菌,能够通过自身代谢途径合成硫胺素、核黄素及烟酰胺等6种B族微生物,来给它的共生宿主生产足量的“补剂”。

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