日媒:哺乳动物与昆虫有共同祖先?大脑回路相似

2017年11月28日18:47:18科学探索1,839阅读模式

探索网11月28日报道 日媒称,东京大学副教授伊藤启等人通过仔细研究果蝇发现,昆虫将触觉传递回大脑的神经回路结构与人类等哺乳动物的非常相似。迄今为止的研究显示,两者的五感(视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉)中,触觉外的四感的神经回路结构都相同。而发现五感全部拥有类似的神经回路则大大提高了哺乳动物与昆虫是由共同的祖先进化而来的可能性。

据《日本经济新闻》11月26日报道,研究团队使用的是通过不同的基因操作获得的4000多种果蝇科物种。他们分别让其足、翅、身体等部位负责触觉的神经细胞接受光照,找到了连接相当于哺乳动物脊髓的部位和大脑的回路。

报道称,其感知关节弯曲程度、动作、体毛接触、痛感、温度等的触觉神经分别对应大脑中不同位置的回路结构也与哺乳动物相似。研究人员在果蝇进行神经活动时进行测定,由此掌握了其触觉信息是如何传回大脑的。

科学家认为,人类等哺乳动物的祖先与果蝇等昆虫的祖先是在6亿年前实现分化的。但由于没有找到化石,双方共同的祖先究竟是什么样子至今还是个谜。

据说不同物种的大脑结构在进化过程中偶然重合并因此类似的情况很难出现。伊藤教授认为,哺乳动物与昆虫的共同祖先拥有能感知五感的大脑,且很有可能进而分化成哺乳动物和昆虫。

【延伸阅读】英媒:研究称昆虫急剧减少警示“生态末日”临近

探索网10月20日报道 英媒称,一项令研究人员震惊的最新研究发现,25年来,昆虫数量急剧减少了3/4。

据英国《卫报》网站10月18日报道,昆虫是地球生命的重要部分,既是传粉者,也是其他野生动物的猎物。据知,一些昆虫物种正在减少,比如蝴蝶。但最近的发现显示,所有昆虫都在大规模减少,这警告了世界正在“走向生态末日”,并对人类社会产生深远影响。

研究人员称,最新统计数据是在德国自然保护区收集整理的,但对以农业为主的所有自然环境都有意义。

报道称,导致昆虫数量骤减的原因尚不清楚,自然环境遭到破坏以及杀虫剂的广泛使用是最有可能的诱因,气候变化或许也起了一定作用。研究人员可以排除自然保护区的气候及环境变化因素,但尚未收集杀虫剂含量的统计数据。

研究项目主管、荷兰奈梅亨大学的汉斯·德克龙说:“昆虫数量以如此高的速度在如此大的范围内减少,这是令人震惊的发现。”

英国萨塞克斯大学的戴夫·古尔森教授说:“昆虫约占地球所有生命的2/3,但现在出现了某种可怕的减少。我们似乎正在使大片土地变得不适合大部分生命居住,并正走向生态末日。如果我们失去这些昆虫,那么一切都将崩塌。”

报道称,这份以很多业余昆虫学家在德国的工作成果为基础的研究报告发表在美国《科学公共图书馆·综合》期刊上,他们自1989年开始利用严格标准化的方式——用马氏网在63个自然保护区捕捉了超过1500种昆虫样本。

他们在对每种昆虫样本的总重量进行测量后发现,降幅令人吃惊:27年间平均下降76%;而在昆虫数量最高的夏季,降幅甚至高达82%。

此前关于昆虫减少的报告仅限于某些昆虫,但最新研究捕捉了所有昆虫种类,这说明下降情况更为严重。研究小组成员、奈梅亨大学的卡斯帕·霍尔曼说:“这些地区都是保护区,多数是管理良好的自然保护区。但依然发生了这种剧烈下降。”

报道称,昆虫学家们还收集了详细的天气数据,记录了保护区的环境或植物物种变化,但这无法解释昆虫减少的原因。德国克雷菲尔德昆虫学会的马丁·佐尔格说:“天气也许能解释很多季节变化和年份变化,但无法解释这种快速减少的趋势。”

英国政府首席科学顾问9月警告称,全球管理者错误地以为可以在各种自然环境下安全地大规模使用杀虫剂,这“大大忽略了全面喷洒化学药剂的影响”。

研究人员表示,亟须深入研究以证实该研究发现也适用于其他地区,从而更详细地探讨这个问题。

昆虫学家用马氏网捕捉昆虫(美国雅虎新闻网站)

(2017-10-20 13:41:07)

【延伸阅读】日本团队凭借“昆虫性别逆转”研究获搞笑诺奖

中新网10月9日电 据日媒报道,颁发给作出“乍看发笑、过后深思”功绩的“搞笑诺贝尔奖”于9月14日在美国哈佛大学正式揭晓。日本研究者等人组成的研究团队获得“生物学奖”,这是日本人连续11年获此殊荣。

据报道,获得该奖项的研究团队由北海道大学准教授吉泽和德、庆应义塾大学准教授上村佳孝及海外研究者组成。他们在巴西的洞穴里发现了新品种昆虫,发现雌虫具有“阴茎”一般的器官,并用其与雄虫进行交配。该发现引发人们对于性别差异的思考,因此获得肯定。

研究团队发现的这种昆虫体长约3毫米,与常出现在日本住宅等周遭的“茶立虫”是近亲。2010年之后登录为新品种。研究人发现,在耗时长达40至70小时的交配过程中,这种昆虫的“雌雄器官”有“逆转”性能。随后在2014年,该研究小组发表了相关论文。

关于“逆转”理由,研究人员认为这种昆虫在交配时,雄虫将精子连同营养成分一起输送给雌虫。推测雌虫为了获取养分,逐渐进化实现控制交配行为。

上村佳孝表示:“这种昆虫令人们思考在生物学中雄性是什么,雌性又是什么。如果能让更多的人对于生物性别的多样性产生兴趣,我们会十分高兴。”

由于要在日本继续进行研究,吉泽和德等人的研究团队并未出席9月14日的颁奖典礼。不过,他们把在日本高知县的洞穴中拍摄的视频信息,传送到了会场。

研究人员幽默的言辞中夹杂着喜悦,表示“很荣幸能够获得这个奖项。世界上任何一本辞典,都把阴茎描述为‘雄性构造’。我们的发现,让许多辞典跟不上时代。就这样吧,我们要去寻找奇怪的昆虫了”。

(2017-10-09 10:08:31)

【延伸阅读】澳小岛上奇异昆虫没有灭绝 外媒:改善环境助它们回归家园

探索网10月7日报道 英媒称,1918年“马坎博”号汽轮搁浅后,船上的黑家鼠入侵了豪勋爵岛,造成位于塔斯曼海的这个澳大利亚小岛上的许多本地物种灭绝,其中包括一种长得像树枝的、不能飞行的大型昆虫。

据路透社10月5日报道,这种昔日被断言已经灭绝的豪勋爵岛竹节虫实际上仍然存活。科研人员当天说,他们把位于豪勋爵岛14英里(约合23公里)的鲍尔海岩岛上外观类似的虫子与博物馆标本进行DNA比对分析,证实两者属于同一物种。这一研究结果可能为这种昆虫未来回归豪勋爵岛铺平道路。

冲绳科学技术大学院大学进化生物学家亚历山大·米赫耶夫说:“豪勋爵岛竹节虫一直是岛屿生态系统脆弱性的象征。与多数物种灭绝的故事不同的是,豪勋爵岛竹节虫又给了我们一个珍贵的机会。”

这种黑色光滑的昆虫可以长到6英寸(约合15厘米)长,别名“陆上龙虾”。竹节虫遍布世界各地,之所以得名竹节虫,是因为它们的外表使它们附在树上可以以假乱真,躲过天敌。

成年豪勋爵岛无翼竹节虫白天躲在树上,夜里出来啃食灌木。幼虫呈鲜绿色,在白天很活跃。

上世纪30年代前后,它们已经在豪勋爵岛上消失了,人们曾经认为豪勋爵岛是这种竹节虫唯一的栖息地。当年黑家鼠上岛时,那里就没有任何陆栖哺乳动物了。除了这种竹节虫外,黑家鼠还消灭了另外12种昆虫和5种鸟类。

2001年,一个攀岩队在鲍尔海岩岛发现了奇怪的东西:一种长相类似的昆虫。墨尔本动物园等机构随后启动人工养殖项目。

由于在鲍尔海岩岛找到的这种昆虫与豪勋爵岛竹节虫博物馆标本有一些不一样的地方,因此人们对两者属于同一物种存疑。

米赫耶夫说:“我们发现了大家希望发现的事情,虽然两者在形态上有很大差异,但是它们确实是同一个物种。”米赫耶夫是该项研究的牵头者,研究论文发表在《当代生物学》上。

官员们正在计划消灭豪勋爵岛上的入侵物种黑家鼠,这样做可能有助于竹节虫回归豪勋爵岛。

豪勋爵岛竹节虫(路透社)

(2017-10-07 14:03:39)

【延伸阅读】科学家模仿昆虫复眼研制新型太阳能电池

新华社北京9月4日电 美国科学家模仿昆虫复眼的构造,设计出一种牢固耐用的钙钛矿太阳能电池,克服了钙钛矿材料脆弱易损坏的缺点。

实验表明,新型电池能在温度85摄氏度、相对湿度85%的环境里连续运作六个星期,仍保持着较高的发电效率。

钙钛矿材料光电性能优良、制造成本低,缺点是结构脆弱,在外力作用下容易碎裂,也无法耐受高温和高湿度,不符合太阳能电池长期户外运作的要求。

昆虫复眼由大量微小的六边形眼面构成,呈蜂窝状结构,一个眼面损坏不会影响其他部位的功能,每个眼面周围都有起保护作用的支架。美国斯坦福大学研究人员借鉴这种构造,用大量微型钙钛矿电池组合成蜂窝状,形成一个大型电池。

研究人员在美国《能源与环境科学》杂志上报告说,每个微型电池都由很小的六边形支架包裹,支架由环氧树脂制成,成本低廉,结构牢固,不易破裂,基本不影响钙钛矿材料的光电性能。

(2017-09-04 10:46:32)

【延伸阅读】探秘“天敌昆虫工厂”以虫治虫 无污染更环保

在位于北四环外的北京市园林科学研究院内,有一座充满神秘感的“天敌昆虫工厂”,还有一群整天和虫子打交道的“科学怪人”。这座总面积达300余平方米的“工厂”最主要的功能就是繁殖和复壮肿腿蜂和花绒寄甲,而他们也是害虫天牛的致命天敌。据统计,目前北京市园林科学研究院已经实现了肿腿蜂、花绒寄甲两种优势天敌昆虫的规模化生产,并在11家市属公园进行了推广示范,累计释放肿腿蜂约1000万头,花绒寄甲约100万头,将天牛危害率降至5%以下,有效控制了公园蛀干害虫的发生和危害。

现场

一根试管繁育天敌昆虫上百头

记者在“天敌昆虫工厂”中看到,这里共有4间培养室和1间饲养室,每个房间约有20平方米,培养室里空调、加湿器、湿度仪等设备一应俱全,用于繁殖天敌昆虫的试管井井有条地摆放在实验平台上,试管中一条条天敌昆虫的幼虫充满活力地来回扭动着。

“这个试管中都是肿腿蜂幼虫,肿腿蜂的成虫只有三四毫米,别看它体量不大,却是害虫天牛的优势天敌”,市园林科研院园林植保研究所所长车少臣指着试管中正在繁育的幼虫告诉记者,“一根试管繁育的肿腿蜂数量最高可达上百头。繁育出来的肿腿蜂,在低温条件下能保存3个月以上。需要消灭害虫的时候,只要取出试管内的肿腿蜂,释放到植物的树干、树枝上就可以,它们会自己寻找天牛,并在其周围或天牛身体上产卵,卵孵化为幼虫后,从天牛身体上汲取营养,满足自己的生长需要。这样一来,就起到了消灭害虫的作用。”

记者在另外两间昆虫天敌接种室内看到,这里每个房间约有30平方米,分别用来培养天牛的天敌肿腿蜂和花绒寄甲。其中在肿腿蜂专门的接种室内,技术人员把面包虫放入试管以后,再把肿腿蜂放入试管,并将管口用棉花塞紧。此后肿腿蜂会在面包虫身上产卵,一头肿腿蜂的产卵数量可达到几十粒。大概一个月时间,卵便孵化成肿腿蜂幼虫,并靠吸食面包虫身上的营养直至生长为成虫。

据介绍,这个已经建成的“天敌昆虫工厂”目前可年生产肿腿蜂200万头、花绒寄甲成虫40万和卵100万。

原理

“以虫治虫”无污染更环保

据了解,天牛作为一种蛀干类害虫,被园林界喻为“不冒烟的火灾”,天牛的幼虫隐藏在树干内,生长时会蛀蚀树干和树枝,在悄无声息中吞噬树木,使树木长势衰弱,容易被风折断。受害严重时,甚至会导致整株树木死亡。而且由于天牛幼虫寄生在树干内部,从外表不易被发现,即便是化学药剂对于天牛幼虫的防治效果也并不突出,而通过生物防治手段,释放的天敌昆虫可以自动寻找到天牛幼虫,通过寄生达到消灭害虫的目的。

车少臣介绍说,像这种“以虫治虫”的园林绿地害虫生物防治技术,最大的优势就是没有污染、对害虫选择性强、对人及环境友好。

“与传统使用化学农药防治相比,生物防治利用自然界中的昆虫多样性及其之间的相互制约关系,通过在绿地内释放人工繁育的天敌昆虫等技术措施,把害虫数量控制在较低的水平,从而实现‘有虫无灾’”,车少臣解释说,在城市绿地中采用“以虫治虫”、“保益控害”的生物防治方法,用环境友好型的“生物武器”替代和削减一大批高污染、高环境风险的化学农药,可以大大降低对城市环境、空气、土壤、水体的污染。

以小小的肿腿蜂为例,在消灭害虫方面,肿腿蜂对于害虫天牛的幼虫绝对是一种致命型“武器”。在公园进行释放时,科研人员只要将试管中的肿腿蜂成虫放到树枝和树干上,他们就会沿着天牛蛀食的虫道钻入,并自主寻找到天牛幼虫,将产卵管刺入天牛的幼虫体内并向其分泌蜂毒,使天牛幼虫呈麻痹状态,接下来肿腿蜂产卵于天牛幼虫的体表,肿腿蜂幼虫孵化后以天牛幼虫为食,从而达到控制天牛数量的目的。

而天牛的另一个天敌花绒寄甲则擅长将卵产在天牛幼虫的附近,待孵化后爬入天牛蛀道内寻找到天牛幼虫后,随即附着在天牛幼虫的节缝间,分泌毒素将天牛幼虫麻醉并寄生在其体内取食,一周左右可将天牛幼虫食尽。

科学释放

远景

自然条件下试点繁育天敌

据车少臣透露,目前本市正在研究试点植物的合理配置,通过构建和谐的生态调控模式,使天敌昆虫在自然条件下就能生存繁育。据统计,园林绿地中天敌昆虫的种类十分丰富、种类众多,初步调查就有200种以上,而且多数天敌昆虫成虫通过取食植物花粉和花蜜补充营养,可显著延长其成虫寿命,促进生殖发育。如果通过在园林绿地中合理选择与应用植物,为天敌昆虫补充营养来源,对于提高天敌昆虫的生物防治效率具有非常重要的作用。

据悉,今年北京市园林科学研究院专门立项研究“植物多样性的合理应用在园林害虫防治中起到的调控作用”,比如种植一片树木,容易发生某种害虫,就要考虑在其周边合理配置一些对天敌昆虫有保育功能的植物,使其在自然条件下就能够存活、繁衍,目前这项课题正处于研究阶段。

故事

不怕虫的女汉子

“在我们眼里,这些昆虫就像是自己的孩子,从接种培育到最后养护释放到园林里,每一步都不容易”,市园林科研院园林植保研究所工程师仲丽是园林绿地害虫生物防治项目的元老级科研人员,也是车少臣口中“不怕虫子的女汉子”。从“天敌昆虫工厂”3年前还只是个雏形的时候,仲丽就开始和同事在条件简陋的实验室中对肿腿蜂和花绒寄甲的人工繁殖进行试验与研究。

“肿腿蜂和花绒寄甲的成虫都是靠寄生在天牛幼虫的体内汲取营养赖以生存的,我们在试验中遇到的最大难题是,天牛幼虫非常难获得,我们不可能把树干剖开从里面去抓天牛幼虫,只能用面包虫来替代”,让仲丽和同事非常挠头的是,市面上购买的面包虫幼虫根本达不到要求,“这些幼虫有的不化蛹,有的化蛹后很快就发黑死掉,最后我们决定直接买强壮的面包虫成虫,然后自己对他们进行繁育。”仲丽和同事想尽了办法为面包虫的生长繁殖提供好的条件,在面包虫的饲料中不仅有萝卜白菜,甚至连仲丽老家送来的山东大苹果也被加到了饲料里。为了让面包虫的幼虫表皮更加细嫩,便于肿腿蜂和花绒寄甲进行穿刺寄生,仲丽和同事还将化妆品里一些对于表皮有细嫩功效的成分也涂抹到面包虫幼虫的体表,“就像给这些幼虫敷个面膜一样,细嫩些更容易被寄生。”

解决了替代寄主的问题,对于如何能让肿腿蜂和花绒寄甲大量繁殖并且能够长期保存同样让仲丽绞尽了脑汁。像花绒寄甲,在半休眠的冷藏状态下还是要定期喂养饲料,以保证虫体的健康和质量,为了寻找既能提供能量又让花绒寄甲爱吃的饲料配方,仲丽将家里孩子的奶粉都用到了昆虫饲料的配方里进行试验,“不仅是奶粉,还有蜂蜜和各种维生素,一切能想到的有营养的物质都会小剂量配入饲料里”,从最初的成百上千到如今的一年繁殖花绒寄甲40万头,仲丽和同事为花绒寄甲配制的饲料以及一套成熟的繁育技术正在进行专利申请。

“从事我们这个项目的女工程师都是名副其实的女汉子”,作为项目的领头人,车少臣也常常被这些整天和虫子打交道的女工程师们所感动,“有时候我跟她们开玩笑说,她们对自己的孩子都没有对虫子上心和细心。”

采访中记者了解到,最初实验室条件有限,防护和隔离设备更是简陋,一只肿腿蜂竟然夹裹在仲丽的外套里跟着她回了家,结果睡到后半夜仲丽被女儿哭着摇醒了,一看孩子的腿上大大小小被肿腿蜂咬了好几个又红又肿的大包,“真的挺心疼的,因为肿腿蜂有毒液,看到孩子身上肿成那样,心里还是挺难受的。”现在已经上幼儿园的女儿每到周末也会经常和仲丽一起到实验室,看着妈妈照顾这些天敌昆虫的幼虫,“前几天幼儿园里过母亲节,老师让孩子介绍自己的妈妈是做什么的,我家闺女当时脱口而出:‘我妈妈是养虫子的’。”在仲丽看来,女儿的这个概括挺精辟,“养虫子真的也能养出感情,每到将自己繁育的肿腿蜂和花绒寄甲送到公园释放的时候,我都有种自己孩子要出嫁的感觉。希望我们这个项目将来面向全市重点绿地大规模推广,让这些天敌昆虫能够好好守护绿地林木的健康。”

本报记者 左颖 刘平摄

(2017-06-07 16:58:54)

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