太空实验发现蜘蛛“备用定位系统”
- 2020-12-25 16:32
- 中国科学报
人类已经不止一次把蜘蛛带到太空,研究重力对它们织网的重要性。现在,研究人员有了另一个发现:光在蛛形纲动物的定位中起着比以前认为的更大的作用。
在地球上,蜘蛛编织的网是不对称的,网的中心向上缘移动。休息时,蜘蛛低着头坐着,因为它们可以在重力的作用下更快地向新捕获的猎物移动。
但是蜘蛛在零重力下做什么呢?2008年,NASA进行了一次蜘蛛实验。虽然问题很简单,但空间实验的规划和实施极具挑战性。来自不同蜘蛛物种的两个标本被送往国际空间站,其中一个作为保护区。
然而,这只储备蜘蛛从储藏室逃了出来,进入了实验室。出于安全原因,实验室无法打开,所以蜘蛛不能再被抓住。两只蜘蛛织了一些乱七八糟的网,互相干扰。不仅如此,苍蝇作为食物的繁殖速度比预期的要快。随着时间的推移,它们的幼虫从饲养容器爬进实验室,两周后覆盖了实验室的大部分前窗。
2011年,国际空间站有机会再次进行类似实验。这次实验用了四只同种的蜘蛛:两个栖息地飞往国际空间站;另外两个留在地球上不同的栖息地,在与太空同伴相同的条件下被观察到,唯一的区别是它们暴露在重力下。
每只蜘蛛有三个摄像头,每五分钟拍摄一次。巴塞尔大学的SamuelZschokke、丹佛自然与科学博物馆的PaulaCushing和科罗拉多大学生物服务技术部的StefanieCountryman使用了大约14500张图片来分析100张蜘蛛网的对称性和蜘蛛在网上的方向。
事实证明,失重状态下,蜘蛛编织的网比地球上编织的网更对称。然而,研究人员注意到,在光线下,国际空间站上蜘蛛编织的网和地球上编织的网一样不对称。
"我们没想到当蜘蛛被安置在太空中时,光会起作用。"Zschokke说:“幸运的是,灯安装在房间的顶部,而不是各个方向。否则,我们就找不到零重力下光对蛛网对称性的影响。”最近相关研究发表在《自然科学》。
对图片的分析还表明,关灯时,蜘蛛在网内会随机面朝一侧,而开灯时只会面朝下。在没有重力的情况下,蜘蛛似乎利用光作为额外的方向感。以前,人们认为光对蜘蛛的定位没有影响,因为没有光,它们可以在黑暗中织网,捕捉猎物。
“蜘蛛有这样的备用定位系统,这很让人吃惊,因为它们在进化过程中从未接触过没有重力的环境。”Zschokke说。同时,蜘蛛在织网的过程中,位置感可能会变得混乱。——蜘蛛在织网的过程中,身体的两个部分会不断移动,所以基于光线方向的额外定位特别有用。
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