我们已经看到了水熊虫如何行走,这令人着迷

生物学家们仔细观察了这些被称为“水熊”的动物笨拙的步态,并为此感到惊讶。
A microscopic image of a tardigrade, a pillowy creature with eight legs.
缓步动物具有非凡的运动能力。Willow Gabriel,Goldstein实验室,北卡罗来纳大学教堂山分校

缓步动物圆滚滚的身体和喜欢潮湿或湿润环境的习性,为它们赢得了“水熊”的绰号。这些微小的八条腿动物具有极强的弹性和适应性,几乎可以在任何栖息地中导航和生存。尽管科学家们自18世纪以来就对这些独特的小生物有所了解,但新的研究终于让我们更近距离地观察了这些水熊是如何移动的。

生物物理学家和形态学家分析了缓步动物的行走模式,发现它们的步态与它们体型大50万倍的昆虫的步态非常相似,这表明水熊可能与果蝇、蚂蚁或其他节肢类昆虫共享一个共同祖先。缓步动物无论旅行速度如何,都会保持相同的爬行步态,这是在昆虫中普遍观察到的一个特征。这些发现最近发表在《美国国家科学院院刊》上。

“关于缓步动物行走,最酷——也是最初最令人惊讶——的事情之一是它们在这方面做得有多好,”合著者Jasmine Nirody,一家洛克菲勒大学的生物物理学家,在一则推文中写道。

Nirody和她的团队让他们的水熊在各种表面上行走,观察它们的身体结构在不同条件下的运动和变化。他们发现,在最慢的时候,缓步动物的爬行速度约为每秒半个身体长度。然而,当它们加速时,它们可以以每秒两个身体长度的速度奔跑。

“缓步动物的运动方式非常有力且清晰——它们不是那种笨拙地跌跌撞撞的东西,”Nirody在一份声明中说。“如果你在光学显微镜下观察缓步动物足够长的时间,你就能捕捉到它们广泛的行为,”她补充说。“我们没有强迫它们做任何事情。有时它们会非常放松,只是想在基质上闲逛。其他时候,它们会看到喜欢的东西并朝它跑去。”

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缓步动物的步伐也与昆虫非常相似。脊椎动物通常会为不同的速度保留不同的运动方式——例如,一匹行走的马与一匹全速奔跑的马看起来非常不同。但是缓步动物是无脊椎动物,它们的爬行方式像虫子一样,无论速度如何变化,都能平稳地保持其步态模式。

缓步动物和昆虫是否拥有共同的进化祖先,或者它们只是平行地进化了它们的行走模式,这仍然是争论的焦点——而且这是一个引人入胜的争论,考虑到缓步动物对极端栖息地的适应性。它们可以在巨大压力下生存,在长时间脱水后生存,在从接近绝对零度到远高于沸腾的温度下生存,甚至在太空真空环境中生存。了解缓步动物为什么会进化出这种行走方式,可以帮助生物学家更好地理解这些微小动物惊人的生存能力。

 

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Hannah Seo

特约撰稿人,科学

Hannah Seo 是 Popular Science 的科学撰稿人。她于 2020 年以实习生身份加入,此后一直为 Popular Science 的网站和季度杂志定期投稿。Hannah 的报道涵盖了从 COVID-19 到罕见的考古发现等各种主题,她总是乐于讨论奇特的海洋生物或神经心理学的奥秘。


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