退后吧,人类体操运动员:一只小小的、没有腿的蛆虫让你们所有人都望尘莫及。看看Asphondylia 的壮观翻滚,绝望吧。她很美。她很优雅。她将自己弹射开,逃离危险,飞行距离可达自身长度的30倍。这比我们物种的破纪录跳跃者相对距离的几倍还要远,以比其他跳跃的无腿昆虫快数十倍的加速度完成。
蠓虫幼虫天生就是体操运动员,这对于研究它们的人来说并不是什么新闻。这些昆虫将卵产在金杆草植物上,并促使这些寄主形成称为虫瘿的肿胀生长物。理想情况下,年轻的Asphondylia 蛆虫(这只跳跃者只是许多未命名物种中的一个)会安全舒适地待在植物肿瘤内,这些肿瘤能保护它们,并在它们生长时提供食物。一些虫瘿蠕虫会跳下并钻入地下完成发育,但这个物种喜欢以成熟的蠓虫形式从它们的“育儿室”中出来,准备好飞翔。只有当它们受到某种外部力量的干扰时——比如一个好奇的科学家——它们才会施展出惊人的空中技艺,将自己弹射远离驱逐它们的源头。
事实上,一项关于这些蠕动的小虫的新研究的作者花了三年时间才真正捕捉到它们的跳跃瞬间。罗阿诺克学院的生物学家迈克尔·怀斯(Michael Wise)认为这一切“近乎奇幻”,他在切开数千个虫瘿的过程中只见过屈指可数的几个例子。他认为他的研究生同事、在杜克大学开设专门研究有趣运动方式的实验室的希拉·帕特克(Sheila Patek)可能会喜欢尝试用她研究小组的每秒 20,000 帧的摄像机和扫描电子显微镜来捕捉这些短暂而罕见的飞行。但Asphondylia 只有在每年八月的一小段时间内才能达到适当的发育阶段进行这些跳跃,所以研究人员观察它们的时间窗口非常短。经过多年寻找刚刚成熟的蛆虫,并磨练捕捉这些微小昆虫在空中飞驰的技巧,帕特克的团队终于获得了他们需要的影像资料,来分解这神奇的力学原理。
那么,一只像实验室经理格蕾丝·法利(Grace Farley)所形容的“像一个小小的奇多圈”的、软乎乎的、没有腿的幼虫,是如何在短短 2.5 秒内将自己 0.1 英寸的身体弹射出近 5 英寸的呢?一个关键因素是一种虚拟的腿,蛆虫通过弯曲身体形成环状来暂时创造出这种虚拟的腿。液体在环的尾部积聚,随着身体的一部分膨胀而产生压力。当这种能量释放时,就像幼虫有一条腿可以弹射自己一样。但仔细观察,帕特克和她的团队发现了更令人兴奋的东西:为了积聚所有这些张力,幼虫必须能够将它们的顶部和尾部粘合在一起。正是当这种粘合最终断裂时,这些蠕虫状的生物才会飞起来。电子显微镜检查显示,粘合的部位有微小的脊状结构。这些结构可能像魔术贴一样工作,或者可能利用与壁虎脚上的脊状结构相似的特性,但它们几乎肯定在这个过程中起着关键作用。这真是一个了不起的过程:根据林肯大学的合著者格雷格·萨顿(Greg Sutton)的分析,蛆虫如果通过爬行来移动相同的距离,将不得不消耗 28.75 倍的能量。这相当于从跑一英里多一点到跑一场完整的马拉松。这个物种并不经常利用这种成本效益高得惊人的交通方式,因为它们通常在长出翅膀之前都待在舒适的虫瘿里。这很可能只是它们在过去生命中大部分时间都在地面上度过的时代留下的一种进化遗留,就像它们的一些近亲那样,但令人惊讶的是,如此高效的跳跃者最终却摆脱了快速跳跃的需求。
就目前而言,我们所知的是,这个Asphondylia 物种是一个机械奇迹。从PopSci 的评委来看,它绝对是 10/10。