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饑餓的毛毛蟲如何成長和成長而不會生病

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-06-10 08:14  瀏覽次數:0
摘 要:如果我告訴你,在你的后院,那里生活著一種生物,它每天會吃掉五倍于自身重量的東西,并在幾周內增長一千倍。本能地,您可能想遠
 如果我告訴你,在你的后院,那里生活著一種生物,它每天會吃掉五倍于自身重量的東西,并在幾周內增長一千倍。本能地,您可能想遠離the肉的野獸!但是,它根本不會對您感興趣-實際上,它是純素食主義者?,F在感到安全嗎?
 
您可能在幼兒園遇到過這種貪吃的野獸:饑餓的饑餓毛毛蟲,他在食物中吃著自己的食物。人類每年要損失4700億美元的糧食,以使它們免受諸如毛蟲之類的害蟲的侵害。從這個角度來看,這是奧地利(是的,整個國家)在2018年(國內生產總值)的收入。
 
毛毛蟲變成蝴蝶和飛蛾,它們是植物和農作物的重要授粉媒介。因此,這組昆蟲就像一對很好的夫妻,有幾個非常討厭的孩子。
 
毛毛蟲必須在幾周內長成一千倍,而只吃樹葉就什么也沒有。為了更好地消化植物,毛蟲在其腸道中產生了腐蝕性(非常堿性的pH)環境,其性質與商業清潔產品相似。
 
此外,以昆蟲為食的植物會產生有毒化學物質,以保護自己免受捕食者的侵害,而毛毛蟲必須能夠使其無害??焖偕L通常需要最好的食物和最簡單的新陳代謝。那么,以有毒植物為食并在腸道中產生清潔劑的生物如何如此迅速地生長呢?
 
沒有精巧的方法:毛毛蟲能夠通過拉屎(本文未解決)并有效撒尿來做到這一點。到目前為止,在蚊子和蒼蠅中研究昆蟲撒尿的方式,但在毛毛蟲中尚未研究昆蟲撒尿的方式。但是,您無法通過研究駱駝來學習鯨魚如何撒尿。
 
番茄蠕蟲(Helicoverpa zea飛蛾的幼蟲)是一種主要的農業害蟲。圖片來源:oliver.dodd / Flickr,抄送BY-SA
卡特彼勒腎臟設計
 
在過去的五年中,麥克馬斯特大學邁克爾·奧唐納實驗室的成員(包括我本人)一直在研究排泄物在毛蟲中的工作方式。事實證明,毛毛蟲腎臟(稱為Malpighian小管的腸外袋)具有多種很酷的適應性,可以使毛毛蟲安全地食用大量食物。
 
與其他昆蟲相比,毛蟲的腎臟要復雜得多,與人類的腎臟相比,它們的復雜性要比同種的成年蛾和蝴蝶更復雜。通常,動物腎臟需要水從血液流到腎臟,因為有毒廢物需要溶解在水中才能排出體外。
 
卡特彼勒的腎臟與腸道相連,從而使它們能夠從食物中提取水,而不是從血液中提取水。實際上,毛毛蟲不僅通過腸道水為糞便提供動力,而且還利用腎臟將部分腸道水轉移到血液中,這有助于它們迅速生長。
 
但是,如果腸道中沒有足夠的水,這種安排將無法正常工作。在這種情況下,毛毛蟲腎臟會改用血液中的水,因此它可以不間斷地工作。這使他們的腎臟可以利用毛毛蟲血液中的水來產生尿液。
 
這種轉換非常迅速,并且涉及肌肉和神經用于響應刺激的某些相同機制。這使毛毛蟲可以不停地工作其腎臟,而不管它是否在喂養。
 
毛毛蟲的腎臟可以循環使用相同的水以排泄新陳代謝廢料不止一次,從而最大程度地減少了因撒尿而損失的水量。
 
該圖顯示了白菜彎erTrichoplusia ni幼蟲的腸道和馬爾皮基小管的解剖關系。圖片提供:麥克馬斯特大學O'Donnell實驗室,作者提供
卡特彼勒研究
 
我們花了幾年的時間才開始理解毛蟲如何在使用血液或腸道中的水為腎臟供電之間切換,以及為什么毛蟲這樣做是安全的。
 
我們在麥克馬斯特大學(McMaster University)的工作向我們展示了毛毛蟲如何具有能夠促進其生長的高效腎臟。了解這一點可以幫助我們干預他們以莊稼為食。尤其重要的是,毛毛蟲腎臟與其他動物(包括我們)的腎臟有何不同。這將確保所實施的任何控制策略均不會影響同一棲息地中的蜜蜂,鳥類和人類。
 
現在,比以往任何時候都更要面對與COVID相關的食物短缺,我們必須認識到我們的食物來自何處以及到達我們所需要的食物。了解毛毛蟲撒尿的方式將有助于我們減少每年因蟲害而損失的4700億美元農作物。
 
 
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