發表日期 3/10/2022, 12:24:11 PM
請問,你想知道黑兵蠅幼蟲(俗稱:蛆蟲)是如何進食的嗎?
請問,你有興趣看一看 10000 條黑兵蠅幼蟲一起吃披薩的盛況嗎?
據說,它們兩個小時就可以消滅一個 16 寸的披薩!!
最近在廣泛閱讀的時候,小編發現瞭這樣一項驚為天人又極其“無用”的研究:
科學傢們為瞭幫助農民伯伯們更快速的獲得具有高蛋白的雞飼料,展開瞭關於如何快速培育黑兵蠅幼蟲的研究。
據悉,一些公司會將收集的廚餘垃圾喂給成群的幼蟲。吃下腐爛的剩飯後,這些蛆蟲就可以變成人類更喜歡吃的雞和魚等動物的高蛋白飼料。
這樣,就形成瞭一個完美的生物循環: 蛆吃得好瞭――雞長得壯瞭――人類吃到高品質肉瞭。 可以說是生態可持續糧食生産的福音。
那麼如何提高蛆蟲們的生長速度就成瞭一個重點。俗話說,吃得快長得快。因此,科學傢們對蛆蟲的進食展開瞭深入的研究。
蛆長得快,成為飼料的時間越短――雞可以得到不間斷的高品質蛋白質――人類就可以吃到物美價廉的肉。
而為瞭研究這些蛆是如何吃下大量食物的,研究人員在一個 35 ℃的透明玻璃箱中全麵拍攝記錄瞭黑兵蠅幼蟲吞食橘子片的過程。
該團隊利用模擬流體運動的軟件,追蹤單個蛆蟲的流動,以此來尋找蠕動體中的模式。
研究報告中說道,盡管看起來很混亂,但幼蟲的移動就像被泵入噴泉的水一樣。飢餓的蛆蟲從底部被推嚮食物,吃飽的幼蟲被泵上來。(如圖所示)
圖 | 幼蟲進食照片(來源:“Journal of the royal society interface”)
這種“ 蛆噴泉 ”可以讓飢餓的幼蟲取代周圍已經停止進食的幼蟲,使進食機器繼續運轉。研究人員錶示,更好地瞭解這一過程可以幫助培養幼蟲的公司擴大規模,將更多的食物垃圾轉化為食物。
當然,這個匪夷所思的研究背後其實是有一套嚴密的邏輯的。
以往的研究在動物集體運動方麵做瞭很多工作,但大多局限於遷徙,而對集體飼養缺知之甚少。
在大型農業集體化飼養中,走瞭很多彎路,例如大規模飼養豬、牛、羊、雞、鴨、魚。直到最近幾年纔有所突破。
但是這些動物個體相對較大,數量處於可控狀態。而在集體飼 養昆蟲的領域,由於個體小數量大,還處於初級階段。
本次研究中,科學傢就進行瞭實驗對象的大膽突破,選擇瞭黑兵蠅幼蟲這個處理食物垃圾的小能手。
圖 | 黑兵蠅幼蟲(來源:“Journal of the royal society interface”)
實驗所用的黑兵蠅幼蟲采自髒糞農場,年齡範圍在 8~12 日,重約 0.1 剋。
這些被選中的實驗對象都極具科研奉獻精神:他們在做任何實驗前都保持瞭 24 小時的飢餓狀態!
實驗過程分彆進行瞭單體幼蟲研究和一組幼蟲研究觀察(600 毫升,約 3500 隻),使用超高清索尼手持攝像機進行拍攝,利用 Matlab 完成圖像數字哈和數據提取,並使用粒子圖像測速儀測量幼蟲流流速。
圖 | 粒子圖像測速實驗裝置(來源:“Journal of the royal society interface”)
經過一係列高能分析後,研究人員提齣瞭幼蟲群進食率的數學模型,進行結果分析。
首先解讀單個幼蟲,幼蟲的身體呈楔形,末端有一個黑色的三角形“喙”,長 0.4 毫米。喙包含上頜骨、氣孔和下頜刷。
研究人員對暴露於食物的單個幼蟲的分析中發現:30% 的幼蟲不吃東西,這些幼蟲不接觸食物,而是繞著容器的周邊走動――這還是個未接之謎。
圖 | 幼蟲的嘴(來源:“Journal of the royal society interface”)
在群體實驗中,幼蟲最初分布在橙色切片周圍的均勻層中,並在實驗的前 5 分鍾內繼續聚集在切片周圍。實驗開始後,堆大緻呈圓錐形,頂端有 8 個幼蟲高度,40 個幼蟲高度寬。這種形式,可以幫助幼蟲達到進食率峰值。(如圖所示,再放一遍)
幼蟲在食用橙片時會鏇轉它,但這種鏇轉受容器壁的限製,鏇轉時可以加速橙子的消耗。幼蟲數量和它們的進食率是有關係的,經過一係列實驗和計算,當 N 到達一定數值是,進食率會達到頂峰,並不再隨數量增加而增加。
圖 |(a)測量幼蟲進食率的實驗裝置;(b)進食率與幼蟲數量的關係。點是實驗數據點,虛綫是模型(來源:“Journal of the royal society interface”)
在本研究中,研究人員深入調查瞭成群的黑兵蠅幼蟲的進食方式及過程。瞭解到能夠進食的幼蟲數量本質上受到食物錶麵積的限製,隻有有限數量的幼蟲能在食物錶麵積的範圍內進食。
而小數量群體進食時,正在進食的幼蟲經常休息,阻止其他幼蟲獲取食物。成群的幼蟲剋服瞭這個問題,它們在食物周圍産生“噴泉”,新的幼蟲從底部爬進來,然後被“泵”齣頂部,形成一個進食“蛆噴泉”。
不得不說,這些小蟲子的智慧可能遠比我們想象得要高。
最後,邀請各位觀看幼蟲朋友們的 5s 進食視頻
容易引起一係列不太友好的生理反應! 慎入!
參考鏈接:
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2018.0735
作者:奇仔
排版:白若冰
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