发光的千足虫生殖器为科学家在实验室中提供了帮助

发光的千足虫生殖器为科学家在实验室中提供了帮助

千足虫的外骨骼在紫外线下会发出绿色、黄色、蓝色和粉红色的荧光,它们的生殖器也是如此。

这种色彩现象在节肢动物中很常见——节肢动物是无脊椎动物,包括千足虫、蝎子、蜘蛛、昆虫和一些海洋生物——科学家们自 20 世纪 50 年代以来一直在使用紫外线研究蝎子。芝加哥菲尔德博物馆综合研究中心的进化生物学家兼副馆长佩特拉·西尔瓦尔德 (Petra Sierwald) 就是从那时萌生了这个想法,她打开抽屉里的千足虫标本,看看哪些在光线下会发光。结果就是 90 年代黑光海报梦想的来源。事实证明,它在科学上也很有用。

“千足虫的研究一直很艰难,”Sierwald 说。“它们很难研究,有些太大,显微镜无法观察,还有一些因为太小而难以看清细节。” 不过,Sierwald 和同事在周四发表于《林奈学会动物学杂志》的一项研究中描述了一种新的紫外线成像方法,通过更清晰地观察它们闪闪发光的生殖器和外骨骼,可以帮助科学家快速识别几乎相同的千足虫物种。 这两种结构通常用于区分昆虫和蛛形纲动物,每种千足虫都有其独特之处,在紫外线下会发荧光。

现存的千足虫种类超过 12,000 种。能够精确定义更多种类的千足虫(潜伏在野外和博物馆储藏柜中的千足虫)对于了解节肢动物的生物学特性,尤其是了解有时具有入侵性的物种在不同生态系统中如何发挥作用至关重要。

说到发光,那是生殖器中的蛋白质,以及外骨骼的一部分,称为表皮,它们将可见光谱中的紫外线反射回观察者。虽然西瓦尔德说,他们不确定这些千足虫为什么会发光,但她对未来对物种进行分类变得如此简单和快速感到欣慰。

新方法需要使用以微小增量移动的电动升降机拍摄一系列不同焦距的图像。一旦图像拼接在一起,照片就会显示出长腿生物的细微细节,例如上图所示的Pseudopolydesmus canadensis 。该物种体型较小,长度约为三分之二英寸。

下图中蓝色的腿状结构是雄性千足虫的生殖肢,实际上它们一开始是腿。当雄性千足虫处于青春期后期时,腿会蜕皮,露出中间的管状结构。然后,再蜕一次皮,以前的步行腿就会变成功能齐全的生殖器官。千足虫是盲目的,所以它们的配偶看不到它们华丽的生殖肢,但这种神秘的特性对科学家来说很有用。生殖腿上独特的凸起和尖刺在新的(紫外线)光的照射下,揭示了千足虫属于哪个物种。

这些生殖肢在紫外线下会发出蓝光。(图片来源:Stephanie Ware,菲尔德博物馆)

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