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太空實驗發現蜘蛛“備用定位系統”

2020-12-2513:30:35來源:中國科學報

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人類不止一次將蜘蛛帶到太空,研究重力對它們織網的重要性。現在,研究人員有了另一個發現:光線在蛛形綱動物定向中所起的作用比之前認為的大。

在地球上,蜘蛛織成的網是不對稱的,網的中心朝上邊緣移動。休息時,蜘蛛頭朝下坐着,因為它們可以在重力方向上更快地向剛捕獲的獵物移動。

但是在零重力下蜘蛛會做什麼呢?2008年,美國宇航局進行了蜘蛛實驗。雖然問題很簡單,但太空實驗的計劃和執行卻極具挑戰性。來自不同蜘蛛種類的兩個標本飛向了國際空間站,其中一個作為儲備。

然而,儲備蜘蛛逃出了貯藏室,進入了實驗室。由於安全原因,實驗室不能打開,所以那隻蜘蛛不能再被抓回來。兩隻蜘蛛織出了一些混亂的網,互相妨礙。不僅如此,作為食物的蒼蠅的繁殖速度比預期更快。隨着時間推移,它們的幼蟲從繁殖容器爬到實驗室內,兩週後覆蓋了實驗室前窗的大部分。

2011年,國際空間站有機會再次進行類似的實驗,這一次,實驗採用了同一物種的4只蜘蛛:兩隻飛往國際空間站的棲息地;另外兩隻分別留在地球上的不同棲息地,並在和它們太空中的同伴相同的條件下被觀察,唯一的區別是它們暴露在重力之下。

每隻蜘蛛有3台攝像機每5分鐘拍攝一次照片。瑞士巴塞爾大學的Samuel Zschokke、美國丹佛自然與科學博物館的Paula Cushing和科羅拉多大學生物服務技術處的Stefanie Countryman使用約14500張圖片分析了100張蜘蛛網的對稱性和蜘蛛在網上的方向。

事實證明,在失重狀態下,蜘蛛織成的網比在地球上織成的網更對稱。然而,研究人員注意到,在燈光下,蜘蛛在國際空間站上織的網與地球上織的網一樣不對稱。

“我們沒有想到,當蜘蛛在太空中定位時,光線會起作用。”Zschokke説,“非常幸運的是,燈被安裝在房間的頂部,而不是四面八方。否則,我們就無法在零重力條件下發現光對蛛網對稱性的影響。”近日相關研究發表在《自然科學》上。

對圖片的分析還顯示,當燈光關閉時,蜘蛛在網中會隨意地朝向一邊,但當燈光打開時,它們僅會朝向下方。在沒有重力的情況下,蜘蛛似乎利用光線作為額外的方向感輔助。之前人們認為光線對蜘蛛的定位沒有影響,因為他們能在黑暗中織網,在沒有光線的情況下也能捕獲獵物。

“蜘蛛有這樣一個備用的定位系統,這很令人驚訝,因為它們在進化過程中從未接觸過沒有重力的環境。”Zschokke説。同時,蜘蛛在織網的過程中,其位置感可能會變得混亂——在構建蜘蛛網的過程中,其身體的兩個部分在不斷運動,因此基於光線方向的額外定位特別有用。

責任編輯:李墨涵(EN043)

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