作者：氪罗钡路斯
修改：Yuki
说到跳动的虫虫，我们脑海里大概会浮现出蛐蛐蚂蚱之类的“大长腿”们。但你能否幻想，一只没腿的虫子跳动的画面？并且跳起来还一点点不逊于长腿的亲属？这并不是臆造出的勉励故事，下面这只白白胖胖的肉虫子就发明了无腿跳动的奇观。
瘿（yǐng）蚊幼虫：“便是我啦！” | 参考文献[1]
这只小虫很勉励，让我们来研讨它吧！
01
在美国弗吉尼亚州的罗诺克学院，有一位名叫麦克·怀斯（Mike Wise）的科学家专门研讨一枝黄花上面不同品种的瘿蚊。
麦克常常需要把菊花叶子上的虫瘿（孵化后的幼虫在植物上的“育儿室”）剖开,时刻久了，他注意到，假如翻开虫瘿的时刻适宜，那么白白胖胖的瘿蚊幼虫就会蛄蛹蛄蛹地爬出来；而每年八月份的时分呢，一翻开虫瘿，这些幼虫就会像投石车上的炮弹相同，啪叽啪叽弹出去。
瘿蚊（左）和实验中供其产卵的一枝黄花植株。大部分瘿蚊会在植物上产卵，孵化后的瘿蚊幼虫会让植物叶片起一个小包包（虫瘿），然后舒舒服服在里面躺到长大 | Wikimedia Commons（左）；参考文献[1]（右）
这些没有腿的肉虫子是怎样跳起来的？麦克对这个问题产生了猎奇。刚好，麦克的研讨生同学希拉·帕特克（Sheila Patek）在美国杜克大学当教授，而她的研讨方向之一便是生物运动力学。为了得到这个问题的答案，麦克兴冲冲地带着这些虫瘿去找希拉。这些小虫子们没有孤负麦克的希望，在希拉面前表演了它们擅长的跳动，给希拉留下了深入的形象，两个人一拍即合，开端研讨起这些长度不到3毫米的小虫子的跳动隐秘。
其实，许多没腿儿的生物都进化出了自己的跳动办法。大部分情况下，毛毛虫样的小东西会经过确定、紧缩、开释三步完结跳动。具体来说，它们会把头和尾经过某种办法固定在一同，然后经过拉伸体表或许紧缩体液的办法取得弹性势能，就像“一个曲折的腊肠气球”[2]。“解锁”的一会儿，虫子就会靠着地上反弹开释出的能量把自己发射出去了。
这种跳动办法的效果一点点不比那些有腿儿的生物来得差。例如，闻名跳高选手跳蚤的起跳速度为1.3米/秒, 叶蝉能到2.4米/秒，而一种无腿的果蝇幼虫（俗称：蛆）能够到达1.98米/秒的起跳速度，与跳蚤和叶蝉平起平坐。
视频拍了千百遍，才看到跳动一会儿
02
那么瘿蚊幼虫呢？是不是采纳相同的跳动战略？它们的跳动水平怎样样？
这可不是简单答复的问题。瘿蚊幼虫自身尺度小，跳开的速度也快，研讨瘿蚊幼虫的跳动关于摄像机的精度和速度的要求都很高。再加上前面说到，瘿蚊幼虫每年只要那么一段时刻会从剖开的虫瘿里跳出来……所以，麦克和希拉的联合研讨团队前前后后花了三年时刻，才捕捉到了明晰完好的瘿蚊跳动印象。
瘿蚊幼虫公然没有让人绝望。经过剖析跳动印象，麦克和希拉发现，瘿蚊幼虫的一跃能够跳出30多倍身长的间隔，跳动速度可达1米/秒，这可比它们吃力爬起来的速度快多了。别的，麦克和希拉还邀请了来自英国林肯大学的搭档对瘿蚊幼虫的跳动能耗做了剖析。成果显现，跳动的功率大约是80 J/kg·m——将1千克的物体移动1米耗能80焦耳，而它们活动起来的功率则是2400 J/kg·m，可见跳动比方活动功率高了整整30倍！。
跳（飞）出去的瘿蚊幼虫
印象剖析还提醒了瘿蚊幼虫跳动的全过程。像它们许多的无腿兄弟相同，瘿蚊幼虫起跳分为三步：
第一步，首尾确定：尾巴部分的背部着地，腹部向后缩短，直到第三体节贴上尾部，构成一个圈。
第二步，蓄势待发：经过揉捏体液，瘿蚊幼虫的后三分之一胀大、变白，积储了弹性势能。这一过程也能够看作是瘿蚊幼虫构成了一条“假腿”。
第三步，放飞自我：一秒多的时刻之后，确定开释，小虫子就瞬间弹走了，滞空时刻满足翻腾四周半。
肉虫跳动之谜的微观依据
03
具体的观测记载解开了瘿蚊幼虫跳动的大部分疑团，可是麦克和希拉并没有就此满足。他们又有了新的问题：在瘿蚊幼虫跳动的确定过程，它们并没有选用口尾相接的办法，而是把第三体节和尾部确定到了一同。第三体节有什么特别之处吗？这个确定又是怎样完成的呢？为了答复这些问题，麦克和希拉想要更详尽地调查一下瘿蚊幼虫的形状结构。
但是瘿蚊幼虫实在是太小了，一般的显微镜帮不上什么忙。又是一番费尽心机的测验之后，麦克和希拉的团队总算找到了一种办法，能够将这些细小的虫子完好地脱水固定然后保存下来。然后，他们凭借超高分辨率的扫描电镜找到了他们想要的答案。
他们发现，瘿蚊幼虫自第三体节开端，每个体节上都会呈现一条手指样的微结构条带。这些条带让麦克和希拉想到了壁虎的足趾。壁虎足趾上布满的皮肤褶襞和微绒毛能够经过分子间的范德瓦尔斯力让壁虎牢牢地粘在墙壁上。麦克和希拉猜想，瘿蚊幼虫不同体节上的微结构条带也有类似的效果，能够经过揉捏让瘿蚊幼虫把自己时间短地“粘”在一同，确定成一个圈，然后为跳动而蓄力。
瘿蚊幼虫第三体节上的微结构条带及扩大图 | 参考文献[1]
跳动的原理总算是弄理解了，麦克和希拉又开端了终极魂灵拷问：这些小虫子，老老实实在地上蛄蛹不好吗？为什么要跳来跳去呢？是进化留传，仍是还有意图？其实，动物们学会跳动不外乎两个原因：趋利或许避害。跳动能够协助追捕猎物，或许逃避捕食者、寄生虫乃至环境危害。
所以麦克和希拉猜想，虫瘿忽然被撬开会让小虫子们嗅到风险的气味，这时，根本发育彻底的小虫子们就会奋力跳动，躲开这些不知道从何而来的捕食者，添加自己活下去的几率。
跑是跑不过的，不如原地起飞吧！
作者手刺
排版:Yao
参考文献：
[1] Farley, G. M., Wise, M. J., Harrison, J. S., Sutton, G. P., Kuo, C. and Patek, S. N. (2019). Adhesive latching and legless leaping in small, worm-like insect larvae. J. Exp. Biol. 222, jeb201129
[2] Locomotion by jumping in the Mediterranean fruit-fly larva Ceratitis capitata. Nature 355, 159-161. doi:10.1038/355159a0
[3] How maggots leap without legs https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/tcob-hml080219.php
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