蜉蝣是一種古老的昆蟲，擁有其他有翅昆蟲所沒有的獨特的生命階段：它們完全長大的若蟲發(fā)育成有翅的亞成體階段，即所謂的亞成蟲，它還沒有能力繁殖，并且在很短的時間后，連同翅膀一起蛻皮，成為成年昆蟲。
由斯圖加特自然歷史博物館昆蟲專家ArnoldStaniczek博士領(lǐng)導(dǎo)的國際團隊利用現(xiàn)代技術(shù)發(fā)現(xiàn)并描述了從亞成蟲到成蟲蛻皮過程中的關(guān)鍵機制。
蜉蝣的一些翅脈包括稱為“大泡”的氣泡狀區(qū)域。研究小組的調(diào)查顯示，蜉蝣翅膀上的這些氣泡并不像之前假設(shè)的那樣在飛行中發(fā)揮作用，但對于蛻皮進入最后的成蟲階段至關(guān)重要。該研究結(jié)果發(fā)表在《BMCBiology》雜志上，也為有翅昆蟲的進化提供了線索。
現(xiàn)代技術(shù)有助于分析機翼結(jié)構(gòu)
70年來，人們一直相信蜉蝣翼脈中的大皰在這些古老昆蟲的飛行中發(fā)揮著重要作用，它們在上沖時翅膀外部被動向下彎曲，從而提供較小的空氣阻力，使翅膀能夠飛翔。更輕松地抬起。該理論現(xiàn)已被作者利用現(xiàn)代研究方法推翻。
“當(dāng)我們拍攝蜉蝣飛行時的高速視頻時，我們很快意識到之前的理論無法成立：翅膀在上沖時不是彎曲的，而是簡單地垂直保持以避免空氣阻力，但翅膀本身保持穩(wěn)定，“斯塔尼切克博士說。
利用掃描電子顯微鏡、同步加速器顯微CT和熒光顯微鏡對翅膀大皰及其詳細結(jié)構(gòu)進行了研究，證實這些昆蟲的兩個翅膀階段的大皰實際上是翅膀上的膜質(zhì)薄弱點。
當(dāng)拍攝亞成體向成體的蛻皮過程時，研究人員觀察到，“為了從脫落的皮膚上拔出新的翅膀，蜉蝣會舉起翅膀，在指定的弱點處彎曲它們，以便更容易地將它們完好無損地拔出。”當(dāng)彎曲我們的手臂以更輕松地脫下毛衣時，請做類似的事情，”斯坦尼切克說。這一假設(shè)也被觀察結(jié)果間接證實，即在進化過程中失去成蟲下蛻皮的少數(shù)蜉蝣中沒有大皰。
昆蟲飛行進化的重要線索
因此，大泡構(gòu)成了成蟲下蛻皮的可靠標(biāo)志。在隨后分析蜉蝣化石時，研究人員在距今2.72億年前的二疊紀(jì)化石中觀察到了水泡，這表明今天蜉蝣的早期祖先已經(jīng)使用了相同的翅膀蛻皮機制，這是一種古老的翅膀蛻皮機制。這些昆蟲的特征。
在其他現(xiàn)存昆蟲中沒有發(fā)現(xiàn)大皰和有翅的亞成蟲生命階段，而蜉蝣中可能保留了這一中間階段，因為與從水生幼蟲習(xí)性到陸地成蟲生活的過渡有關(guān)的選擇優(yōu)勢。
“這項工作為進一步研究飛行昆蟲的進化提供了新的見解和基礎(chǔ)。對化石記錄中的大泡進行徹底的研究可能會揭示其他有翅昆蟲是否也有有翅的亞成蟲，以及它在進化的哪個階段消失了，”斯塔尼切克說。
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