昆虫卵也能长成热狗状:科学家揭示虫卵形态的影响因素

图为不同的虫卵类型:从最左上方起顺时针依次是一种帝王蝶 、双斑蟋、长蝽和果蝇的卵。


世界上已经发现的昆虫大约有100多万种。昆虫的形态千奇百怪,而昆虫卵甚至比昆虫的种类还多。来自哈佛大学的生物学家研究了6700种的昆虫,发现昆虫卵的大小可以横跨八个数量级,形态多样性更是让人震惊。


撰文 | YAO-HUA LAW

翻译 | 石云雷

审校 | 吴非


目前已知最大的昆虫卵来自于一种掘土的甲虫Bolboleaus hiaticollis,虫卵的宽度大致等同于人类手指甲盖的宽度。而最小的虫卵来自一种寄生蜂Platygaster vernalis,它的宽度只有人类最细的头发丝的一半。


昆虫卵的大小可以横跨八个数量级,形态多样性更是让人震惊。一个全新的数据库显示,6700种的昆虫能产生多达10500种虫卵。而建立这个数据库的哈佛大学研究团队发现了这种现象背后的一个原因。在另一项研究中,他们发现,昆虫产卵的地点,如在水中或其他生物体内,可以解释昆虫卵在演化出的一部分形态多样性。这一数据库和研究结果分别发表于《科学数据》(Scientific Data)和《自然》(Nature)期刊。


普林斯顿大学的演化生物学家Mary Stoddard说:“昆虫卵为研究生命繁殖中的演化及生态压力提供了一条理想的途径。”在2017年的一项研究中, Stoddard和她的同事分析了来自1400种鸟类的超过 47000 张鸟蛋图片,发现鸟蛋的形状与鸟的飞行能力具有一定的关联。“与鸟蛋的种类相比,昆虫卵的种类实在是太多了,”她说,“有一些是标准的球形或椭球状的,而有一些的形状却类似于箭头或热狗。


为了编写昆虫卵数据库,研究人员开发了一个程序,可以从1756种电子刊物的文字、图片中提取昆虫卵的测量数据。利用这些数据,研究人员评估了来自500多科昆虫的卵的大小和形态,涵盖了昆虫纲下的所有30个目。


这两篇论文的作者,哈佛大学的演化发育生物学家Cassandra Extavour表示,虫卵就像不具有复杂特征的单细胞,比较起来较为直观,因此可作为研究昆虫发育的良好出发点。


昆虫卵的数据也揭示了令人惊奇的多样性。哈佛大学的演化生物学家Samuel Church表示:“在这样的多样性中,很多昆虫卵具有相似的特征,例如椭球或细长的外形。”


各种类型的昆虫卵图片展示了昆虫卵的大小范围。最大的昆虫卵(最左侧)的体型大概是最小昆虫卵(最右边的parasitoid wasp)的8亿倍。


一些科学家认为,昆虫卵之间的相似性,例如较大的卵形态偏细长,是因为这样有利于成年雌性昆虫产卵。但Church和同事获得的数据并不支持这个观点。另外,即使是看起来很直观的假设,如成年昆虫的体型越大对应的虫卵越大,对多种昆虫也并不适用。


相反,Church的研究团队表示,产卵地点能最准确地指示虫卵的形状。尤其是产在土壤和落叶层中的虫卵体型较大;而同样是体型较小的虫卵,产在水中的往往较圆,而寄生于其它动物体内的虫卵经常具有不对称的特征。


加利福尼亚大学戴维斯分校的昆虫学家Jay Rosenheim表示,Church团队排除一些假说时使用的标准可能过于严格了。他在数据库中看到“一般情况下,卵的大小随着昆虫体型的增加而增大”,但这样的相关性并不总是具有统计学意义。


Church说:“我确信我们描述了自然界中广泛存在的模式。”但他也强调,昆虫卵的大小不仅仅由它所在的初始环境决定,其他因素例如卵的数量、分布也可能产生影响。


原始链接:

https://www.sciencenews.org/article/evolution-insect-egg-size-shape-diversity-database



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