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生活

樹蝨怪異造型背後的祕密:「靜電感知」或為演化主因

明日科學

更新於 2小時前 • 發布於 2小時前 • 高 詩豪

樹蝨(treehopper)以奇異多變的體型著稱──超過三千個物種,各種「頭角、尖刺、球狀與三叉」造型令人嘆為觀止。長久以來,科學家對這些奇特外觀提出過偽裝、擬態、物理防禦等假說,但都只能解釋部分樹蝨家族的演化現象,無法統一說明這個群體「造型極端多樣」的原因。

來自布里斯托大學的研究團隊,最近將焦點轉向「靜電感知」這個新領域。他們發現許多昆蟲(如蜜蜂、毛毛蟲)能偵測靜電後,便開始懷疑樹蝨是否也擁有這種感知能力。於是團隊設計了一系列實驗──先記錄樹蝨天敵(如捕獵蜂)會釋放靜電,接著觀察樹蝨面對電場時是否會產生反應。結果顯示,樹蝨遇到靜電會立刻後退,證實其對靜電場極為敏感。

進一步利用電腦建模,科學家發現樹蝨那誇張的體型設計,能大幅增強電場強度,讓牠們對微弱的靜電變化更加靈敏。更有趣的是,不同種類的蜂類(例如天敵蜂與保護樹蝨的蜜蜂)所帶的靜電性質(正負極性與強度)差異顯著,這可能讓樹蝨靠「電感」就能分辨「敵」與「友」。

靠電辨識敵友 黃蜂多帶負電 共生蜂多帶正電

圖片展示了樹蝽(Treehoppers)、牠們的天敵(掠食性黃蜂)與互利共生蜂(無螫蜂)身上的靜電電荷測量結果,並將不同物種之間的電荷強度、極性及關係進行統計比較。 A 圖:不同樹蝽屬及物種(左側標示)在身上的淨靜電電荷(pC, 皮庫侖)分布。每個點代表單隻個體,盒鬚圖與半小提琴圖顯示數據分布。大多數樹蝽電荷分布於正負兩側,呈現明顯變異,並輔以每種樹蝽的輪廓圖示。 B 圖:不同掠食性黃蜂(紅色)及共生蜂(綠色)物種身上的淨靜電電荷。黃蜂傾向帶有較強的負電,而共生蜂則多為正電。 C 圖:以對樹蝽的生態關係(掠食者 vs. 共生者)分組,明顯看到掠食性黃蜂的電荷大多數為負,而共生蜂則以正電為主,兩組差異有顯著性()。 D 圖:掠食者與互利共生者(友蜂)帶有正/負電荷的比例圖。掠食性黃蜂大多為負電(紅),共生蜂則以正電(黑)為主,兩者在極性上有顯著差異()。 E 圖:同樣以生態關係分組,比較電荷「絕對值」強度。掠食性黃蜂電荷強度顯著大於共生蜂(*)。圖/《美國國家科學院院刊》(PNAS)

布里斯托大學生物奈米科學教授 Daniel Robert 與主要作者 Sam England 強調,這是首次提出「靜電感知驅動物種外型極端演化」的證據。雖然目前還無法百分百證明樹蝨極端體型就是為了感測靜電,但這個發現讓生物學界重新思考奇特形態演化的可能性。

團隊未來也將深入探討不同樹蝨造型是否真的能適應特定的「電氣生態環境」,例如來自不同角度、帶不同靜電的天敵威脅,是否直接影響樹蝨的身體設計。

本研究發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS),不僅替「樹蝨外型之謎」開啟新方向,也為理解更多動植物奇異外觀背後的「電感演化」鋪路。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網

http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:Sam J. England(CC BY 4.0)

圖片來源:PNAS (CC BY 4.0)

參考論文:
1、Electroreception in treehoppers: How extreme morphologies can increase electrical sensitivityPNAS

延伸閱讀:
1、毛毛蟲竟能感知黃蜂的靜電,開啟驚人防禦模式!

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