世上独一无二的腿:长度是身体的28倍,还要负责品尝、呼吸和交配

作者: Katherine J. Wu

来源: 科研圈

发布日期: 2021-08-31

盲蛛的腿具有多种功能,包括品尝食物、嗅闻味道、呼吸氧气、诱惑异性,甚至可以把自己绕在树枝上两三圈。盲蛛的腿超乎寻常的长,甚至可以超过身体28倍,它们的腿可以同时承担好几种器官的工作,比如充当武器、诱惑雌性,还可以用作传感器。盲蛛的腿由几十个关节组成,这使它们能够将腿的末端绕着树枝缠两三圈。盲蛛的基因组图谱的完成将帮助科学家了解盲蛛对环境作出极端适应的基础。

盲蛛的腿可以品尝食物、嗅闻味道、呼吸氧气、诱惑异性,甚至可以把自己绕在树枝上两三圈。让我们先从盲蛛(英文通常称它们为“收割者”,harvestmen)不是什么开始说起。它们不是人(men),也不收割庄稼(harvest)。盲蛛被称为“收割者”可能是因为它们通常在夏末或初秋时出现。盲蛛虽然有八条腿,但它们不是蜘蛛,而是属于包括蜱虫和螨虫在内的更广泛的蛛形纲动物。

尽管关于盲蛛存在一些“诽谤性”谣言,但它们无毒,对直立行走的人类也绝对不会构成任何威胁。

不过,盲蛛是非凡的腿的集合。它们的腿超乎寻常的长,甚至可以超过身体28倍——想象一下人类用约24米长的下肢蹒跚行走的样子。目前盲蛛的种类总共有6500种左右,其中包括几种被惯称为“长腿叔叔”(daddy longlegs)的物种(再次强调,它们不是蜘蛛),和腿很短的物种。

盲蛛遍布全世界,由此产生了许多盲蛛的惊人长腿可以带来好运的神话和传说。盲蛛的腿可以同时承担好几种器官的工作,比如充当武器、诱惑雌性,还可以用作传感器,将关键信息传送到米粒般大小的中央肢体中。这些腿的存在证明了为确保一个物种的成功,演化会踏上何种极端的方向。博物学家Theodore Savory曾这样写道:“对盲蛛的研究就是对腿的研究。”它们在肢体管理上的“丰功伟绩”并非寻常。

人类不厌其烦地吹嘘自己会用双腿直立行走,但真正懂得如何行走的是盲蛛。当被鸟类和蜥蜴追赶时,盲蛛会启动长腿窜上墙壁,把自己塞进缝隙里。它们还可能会走“之”字形路线来迷惑袭击者,或者甚至停止奔跑,在原地疯狂地上下晃动。这种策略可以使它们更难被看清和抓住。当盲蛛觅食时,它们的腿也会派上用场。盲蛛的视力通常很差,他们能分辨出黑暗和光亮,也能辨别庞大物体,但也就仅此而已了。因此它们也利用腿来辅助感官认知。

在盲蛛的八条腿中,前四条是最敏感的,其顶端密布着在多类盲蛛中都存在的受体,能够探测热量、湿度、压力和各种化学信号,有点像有舌头、鼻子和指尖“遍布在人类的指关节上”,来自美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin–Madison)的一位研究盲蛛的生物学家Prashant Sharma这样评价。

支撑如此长的腿需要解剖结构上的创新。

有些盲蛛的身体与它们的腿距离太远,以至于腿的下半段,即胫节(tibia),必须自备气孔以维持足够的氧气。但是对于这种具有卡通比例的生物来说,这些蛛形纲动物出奇地稳定和灵巧。长腿物种的肢体永远是弯曲的,这使它们保持一种螃蟹式的行走方式,将身体贴近地面。

来自美国马里兰大学巴尔的摩分校(University of Maryland, Baltimore County)的盲蛛生物学家Mercedes Burns告诉我:“想象一下,如果你的重心在膝盖以下。对于盲蛛来说,它们翻身是非常困难的。”许多种盲蛛的腿由几十个关节组成,这相当于人类的手指上有大约100个指关节。这种结构能让盲蛛将腿的末端绕着树枝缠两三圈,就像蜘蛛猴善于抓握的尾巴一样。

这种缠绕的技巧在交配的前戏中也很重要。有些种类的雄性会四仰八叉地躺着张开腿,等待雌性撞入它们的怀抱。美国圣路易斯大学(St. Louis University)的研究盲蛛交配行为的生物学家Kasey Fowler-Finn告诉我,一经接触,雄性就会用被称为须肢(pedipalps)的臂状附属肢体抓住它的配偶,并将自己的腿缠绕在雌性的腿上来“将它们固定住“。

这种行为可以被看做是一种跑偏了的调情,还是一种确保能够面对面交配的策略,因为盲蛛的生殖器正好位于它们的喉咙下方。Burns说,抓住配偶的腿可能有助于雄性“弄清哪一端是正确的”。

盲蛛的腿部承担的重任如此之多,保持这些“美腿”干净整洁就变成了至关重要的事。

威斯康星大学密尔沃基分校(University of Wisconsin-Milwaukee)的盲蛛生物学家Ignacio Escalante告诉我,盲蛛会通过在嘴里来回拖动它们的腿来梳洗自己,就像“吃玉米穗子”一样旋转,“这超级可爱。”但Escalante最感兴趣的是那些失去腿的盲蛛,它们有时甚至会故意切断自己的腿。盲蛛细长的腿虽然十分有用,但也是一种负担。

因此,当这些肢体受到威胁时,许多盲蛛会轻松地甩掉自己的腿,然后逃走。Fowler-Finn说:“(在腿断掉的时候,)可以听到小小的咔嚓声。”这种自我牺牲式的行为被称为自切(autotomy),其实很常见。比如,爬行动物会抛弃它们的尾巴,蜜蜂会抛弃它们的毒刺等。

盲蛛的首次出现在至少4亿年前,此后它们演化出了非常多样的种类。即便关于盲蛛的行为有了很多调查和研究,科学家依旧持有许多未解的问题。

例如,目前还不清楚为什么盲蛛会聚集在一起,形成一团厚厚的“毛球”。这些盲蛛球往往出现在建筑物的侧边,它们紧紧挤在一起的腿会垂下来,形成引人注目的“胡须”。一些研究人员认为这是一种防御策略,可以将强大的反捕食气味集中在一起的形成优势。其他人则认为,这些群体在进行交配;也可能是为了维持湿度而抱在一起所形成的毛茸茸的小团体,当天气转凉时,这可以让盲蛛“瘦骨嶙峋”的腿保持水分。

部分未解之谜的部分答案可能就隐藏在盲蛛的基因序列中。威斯康星大学麦迪逊分校的Gainett和Sharma最近与美国史密森尼国家自然历史博物馆(Smithsonian National Museum of Natural History)的基因组学专家Vanessa González合作,首次完成了世界上分布最广泛的盲蛛物种——Phalangium opilio的基因组图谱。

并未参加这项工作的Fowler-Finn说,这一突破将“帮助我们了解盲蛛对环境作出极端适应的基础”。上述三名学者和同事确定了几个能决定腿部走向如此截然不同命运的基因,以及其他使盲蛛的腿变得灵活和抓附力强的基因。他们证实,盲蛛的身体发育模式很像昆虫,某些特定的基因沿着环绕动物躯干的水平纹路被打开,以确定每条腿的最终形态。他们发现,只有几个基因会阻止最靠前的腿变成类似手臂的须肢。

研究人员甚至能够通过关闭一些腿部基因来证明这一点,将一些盲蛛实验体的前肢缩短为完全的残端。González告诉我:“我们制造了‘短腿叔叔’,这是最神奇的结果。”Sharma的团队还认为,研究盲蛛的基因组,是了解蜘蛛、蜱虫、螨虫、盲蛛等蛛形纲动物共同祖先的DNA的最好尝试之一。Gainett告诉我:“从盲蛛身上发现的结果反映了早期蛛形纲动物的情况。

如果我们想了解这个群体的基本身体结构,这就是我们所需要做的。”盲蛛和它们的腿是一种远古生命基序的现代变体,这和它们在人类眼中的样子一样奇妙。

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