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动物如何配

这幅紫外线增强图展示了两只维持姿势的千足虫 。图片 ：STEPHANIE WARE

在昆虫学家眼中，千足虫（马陆）不仅因为它们数量众多的对足而出名，更神秘的是它们扑朔迷离的过程。此前，昆虫学家尝试利用它们脱落的外壳研究千足虫的过程，但一直未能成功。现在，昆虫学家索性拿起了更的成像技术直接记录它们的…

去年夏天，演化生物学家Xer Zahnle邀请研究千足虫（学名马陆）的同事一起开展了一项可视化研究。当时，加州大学戴维斯分校的博士生Zahnle刚刚出了雄性Pseudopolydeus serratus千足虫（或称肢）罕见的内部结构的数字化图像。Zahnle的合 仔细研究了这来之不易的图片，并试图一个已经提出了数十年的问题：雄性千足虫是如何释放的？

之所以这个问题如此难以回答，是因为千足虫的过程很难被观察到——的具体细节会被晃动的足所隐蔽。雌性千足虫的位于从头部向后的第三体节处。在准备时，雌性千足虫会将其从足下推出。这时，雄性千足虫会用自己的许多对足抓住雌性千足虫，用两个长度仅为1毫米的肢卡住雌性千足虫，然后将一个肢表面的短管雌性千足虫体内。

早在1931年，研究千足虫的学者就提出假设：千足虫肢中一个叫做细精管的导管可以直接将通过细管运送至雌性千足虫体内。Zahnle团队在2022 年的一篇 Pseudopolydeus属千足虫的综述中也对该观点表示了支持。但是一直以来，都没有人能够证实该观点。

这幅3D 模型是利用显微CT的，图片展示了雌性的（绿色-青绿色）和雄性的（橘）。图片 ：XAVIER ZAHNLE

为了用事实证明上述猜想，Zahnle和芝加哥菲尔德自然博物馆蜘蛛与多足动物副馆长Petra Sierwald以及其他同事决定使用更精湛的成像技术，例如扫描电子显微术和紫外荧光成像。他们直接在菲尔德博物馆的馆样品中应用了这些技术，其中就包括在一对正姿势的P. serratus千足虫样品。得益于此，研究团队对千足虫的过程有了全新的认识。

在观察千足虫内部结构的过程中，显微计算机断层扫描技术（Micro-CT）起到了重要作用，该通过对样本进行X线照射，能产生一系列不同灰度的图片，而密度较高的部位，在图片中会更亮。与之配套的还有一套电脑程序，可以将这些图片编译为像素区块，这样研究人员就能指示程序对不同结构的区块着色，构建出样品的3D复制品。研究员可以从“各个角度”对样品的模型进行研究，Zahnle说：“你真的可以感受到部位是如何构成的，哪里挨着哪里都很清楚。”

Zahnle的显微CT图像显示，雄性千足虫释放的方式远比之前预想的要曲折，细精管并不会笔直地通向短管的出口。根据图像，当通过细管后，会被释放到一个腔隙中，然后，才会被释放出细管。Zahnle说，细精管“构成了一个完整的环，这完全是千足虫有意为之的”，并且 “这和我们在2022 年发表的 中提到的观点完全相反。我们错了。”他和研究团队在今年年初，将全新的结果发表在了在《节肢动物结构与发育》上。

Jer Alba-Tercedor是格拉纳达大学的水生生物学家，虽然他并未参与这项研究，但他表示Zahnle的研究“是利用Micro-CT开展研究的优秀案例。”Alba-Tercedor曾利用Micro-CT开展研究过奖项，他说，在此过程中最耗费时间的还是对不同结构着色的环节。但一旦完成了这一步，其他研究者就可以利用这一数据库对样本的新结构进行研究。

事实上，Sierwald认为Micro-CT改变了对千足虫的研究。她早在1997年就开始研究千足虫，但当时Micro-CT还非常罕见，更别说用在昆虫学研究中了。她最初计划通过脱下的外壳对雌性千足虫的部位进行研究，但由于“千足虫会吃掉它们蜕下来的壳”，这项研究失败了。没有Micro-CT，“就意味着需要许多千足虫来进行解剖，”她说。然而有了Micro-CT，就不需要解剖这些昆虫了。也就是说，因实验而死掉的千足虫数量会大大减少，并且我们还可以对完整的动物进行研究。“这是很酷的一件事。”她还说，Micro-CT极大地帮助了她了解昆虫的如何工作。

Sierwald说，长久以来，团队都德国双元制希望成像技术可以帮助研究者区分千足虫的种群， 展示它们的地理分布，并且了解不同种类的千足虫是如何与其它类别的千足虫产生 的。

Thomas Simosen是丹麦奥尔胡斯自然历史博物馆的昆虫学研究员和馆长。他说，这项新研究“非常棒”，并且同样认为该可以帮助到千足虫研究。他认为，对于“认识节肢动物的多样性和进化”而言，形态学研究与DNA研究一样重要。

Zahnle现在将 点放在了雄性千足虫上。对他来说，千足虫向人们展示了无数的外观形式和自身功能。它们不只是有很多条“腿”，他表示，这些对足的形态从“扁平的到柱形到细小绒毛样的”都有。在利用Micro-CT取得突破性研究后，Zahnle发现自己这个领域存在大量优秀的科学家，而采用Micro-CT的昆虫学研究员也在日益增多。他想知道，其他物种是否也有像雄性P. Serratus千足虫一样的闭环管道，他说，“我想要用图像将这些结构都展示出来。”

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