专栏名称: 科学松鼠会
剥开科学的坚果,让科学流行起来。科学松鼠会唯一官方账号。
目录
相关文章推荐
51好读  ›  专栏  ›  科学松鼠会

蝴蝶中的祝英台,原来是男装小姐姐!

科学松鼠会  · 公众号  · 科学  · 2021-05-20 07:15

正文

请到「今天看啥」查看全文


像鸟粪的玉带凤蝶幼虫。图片:三蝶纪


凤蝶幼虫的头上都有一个臭角腺。如果你试着突然去 碰碰幼虫的头部,它就会伸出两条橘红色的臭角,装成一条小蛇的样子恐吓天敌,同时还会散发出一些气味防御 。这种气味非但不臭,我觉得还有一股清香,这也许和它们的食物——柑橘属植物的叶子有关,这些叶子具有很多透明的腺点,含有带香味的挥发性油。如果有机会遇到,你可以亲测一下。


像小蛇的玉带凤蝶末龄幼虫。图片:三蝶纪


5龄幼虫在化蛹前会排出一堆粪便,然后趴在叶子上不吃不喝。玉带凤蝶幼虫化蛹的时候会找一个固定点,然后缩起身体,晃来晃去最终变成一个蛹。在绿叶间化的蛹,常常是草绿色的,在枯树枝或者比较黯淡的环境,蛹则为灰褐色 。随着时间一天天过去,蛹的颜色也会慢慢变深,在蛹的内部正在发生一系列剧烈的变化。


网上曾经流行一种说法,说蝴蝶幼虫在化蛹时会变成一泡汁水在内部重组,这种说法有点过于简单粗暴了。 实际上昆虫化蛹是一个极其复杂的过程,化蛹的过程中会发生一些组织解离,解离后溶于血液的物质多半成为组建新器官的营养物质。 但血管、中枢神经系统、气管等重要结构往往不经过解离和彻底破坏,直接参与成虫的组建。在蛹内部有一些特定的细胞群叫做“器官芽”或者“成虫盘”,会对应发育成蝴蝶成虫的一些身体结构。蛹也并非只是一包液体加外皮的结构,所以不能简单地理解为像终结者似的“液化”然后再分化出器官。


玉带凤蝶蛹。图片:三蝶纪


大约在8~17天后,玉带凤蝶就会从蛹中羽化出来,开始新的生命。羽化时蛹会从头部裂开一条缝,成虫从头部开始钻出来蛹壳。一开始它们的翅膀还是皱巴巴的,随着血液的充满慢慢展开变硬,待全部展开时就可以自由飞行了。不过, 并不是每只蝴蝶都能顺利羽化,也有羽化失败的情况 ,比如说翅膀没有完全打开或者有其他残疾。


其实虫生和人生一样多艰,能熬到羽化这一步已算万幸。 在幼虫阶段,玉带凤蝶的幼虫非常容易被寄生蜂或者寄蝇寄生。 这些寄生蜂或者寄蝇会将自己的产卵管插到幼虫体内,将自己的卵产在幼虫的身体里。幼虫一孵化就以幼虫的体液为食,夺走幼虫吸收的营养,最后从幼虫身体表面爬出来,化蛹后羽化飞走。有一次朋友说发现了玉带凤蝶幼虫,抓来送给我饲养。结果养了几天以后就爬出了寄蝇的蛆,那场面真是难以描述。


安能辨我是雄雌


在前面,我们已经说过了玉带凤蝶雌雄蝶翅膀的斑纹不一样,雄蝶斑纹很固定,基本没有变化。而雌性玉带凤蝶的翅膀有四种不同的斑纹,其中三种都是在拟态有毒的红珠凤蝶,另外一种和雄蝶类似,为非拟态图案。所以 我们有时候能看到围绕着柑橘树飞的玉带凤蝶,看起来是雄蝶,停下来在叶子上产卵时,才发现是“男装丽人”。


早在19世纪中叶,博物学家华莱士就在马来群岛发现了玉带凤蝶的雌蝶拟态现象,这一现象后来后来也成为了教科书上拟态的经典案例。这些现象背后的作用机制是什么?是百年来科学家们想要搞清楚的问题。


交配的玉带凤蝶。图片:Jeevan Jose / Wikimedia Commons


从孟德尔时代开始,我们就知道,生物界形形色色的现象的背后,都有基因密码在操控。在2014年,美国芝加哥大学的科学家们通过研究发现, 在玉带凤蝶的基因中存在一种双性基因 (doublesex,简称dsx),这种基因原本是决定昆虫性别的,dsx基因一般都没什么变化,但在玉带凤蝶中 出现了高度的变异性


通过研究证实,dsx基因的表达情况与翅膀图案的形成完全相符。如果把dsx基因的信息顺序颠倒过来表达,雌蝶就会出现拟态斑纹,反之则不出现拟态斑纹(表现为雄蝶的斑纹)。dsx基因可以激活其他基因,产生更广泛的影响,研究人员认为 dsx基因可能就是雌蝶翅膀斑纹多样化的成因。 这些研究也为我们了解其他蝴蝶雌性拟态基因的起源和演化,提供了重要的方向。


玉带凤蝶。图片:Pixabay








请到「今天看啥」查看全文