作者:冯维维 来源: 中国科学报 发布时间:2019-7-15
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大虫未必大卵

在卵中,可以看到即将孵出的幼虫折叠的腿和两只小眼睛透过卵壳往外看。 图片来源:SAMUEL CHURCH

 

美国哈佛大学研究人员建立了一个新数据库,包括1万多个不同大小和形状昆虫卵的测量信息,并于近日在《自然》杂志报告称,是产卵的地方,而非其他几何比例法则,决定了昆虫卵大小和形状的多样性。

“这项研究最大的优点是提供了一个庞大且高质量的信息来源,它有很大的潜力形成和验证卵的大小和形状在任何系统发育进化的假说。”芝加哥大学进化生物学家Urs Schmidt-Ott说道。

生物体大小和形状的进化是生物学家研究了几个世纪的难题。该研究高级作者、进化生物学家Cassandra Extavour表示,一个普遍接受但未经证实的观点是,更大的成年昆虫会产下更大的卵,同样,更大的卵与更大的成年昆虫体型有关。

Extavour的研究生Sam Church和Seth Donoughe对收集昆虫卵大小和形状的信息很感兴趣。但这些信息庞杂且分散在数千篇论文中,研究人员于是编写了一个计算机算法搜索相关数字文献。

最终,研究者建立了一个数据库,其中包含6706个物种的1万多个昆虫卵的测量数据。这些卵的大小几乎跨越了8个数量级,从体积最小的寄生蜂Platygaster vernalis的卵(7 ×10-7 mm3),到钻土甲虫Bolboleaus hiaticollis的卵(500 mm3)。蒙大拿大学生态与进化生理学家Art Woods说,如果最小的卵有高尔夫球那么大,那么最大的卵就相当于奥运会游泳池。

之后,研究人员观察了两种不同时期独立进化的产卵环境:内寄生虫(在其他昆虫体内产卵的昆虫)和水生产卵。他们发现,内寄生虫会产下泪滴形的小卵,而在水中产卵的昆虫产下的卵较小,且形状更圆。卵的生态环境在影响其大小和形状方面起着主导作用。Woods说:“这些卵反映了它们栖息地的生态环境。”

因此,早期关于卵大小和形状与发育时间、成年大小等性状相关的理论似乎是不正确的。“大块头”的成年昆虫并不总会产下较大的卵;同样,卵的大小与发育时间也没有关系。

Woods解释说,昆虫的生命周期分为4个阶段(卵、幼虫、蛹、成虫),每个阶段都有其生态系统,每个阶段都会受到不同的选择压力。“数据表明,各阶段间的联系可能比我们想象的少,这在数据中显示为卵阶段性进化与其邻近环境的关系,而不是与生命周期其他环节发生的其他事情的关系。这非常棒。”Woods说。

他补充说,也许未来的研究可以确定更多的生态变异轴线。例如,可能会发现昆虫在叶面、泥土或腐烂的水果内产卵的大小和形状的模式——所有这些都会给生存带来不同的挑战,比如氧气供应和干燥等。(冯维维

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1302-4

《中国科学报》 (2019-07-15 第2版 国际)
 
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