为什么蛹可以在树上牢牢悬挂?蔡司显微镜在尾钩中找到了答案
神奇的缢蛹精致的尾钩鳞翅目昆虫(蝶、蛾)是自然界我们触手可及却非常神奇的存在,在通常短短一两个月的生命周期中:破卵孵化→蜕皮转龄→(结茧)化蛹→破茧羽化,完全变态的过程荡魂摄魄!
比如,玉带凤蝶化蛹时喜欢大角度把自己兜在枝条或者建筑物上,这类蛹型被称为缢蛹,而且往往半天之内就可以完成从预蛹到蜕皮化蛹的转变,一转眼,便是天壤之别。


▲ 玉带凤蝶预蛹和蜕皮化蛹
蔡司君有幸,用半小时,就蹲到了蜕皮悬挂的整个过程。
在视频的后半段,蔡司君观察到蛹儿近乎疯狂地大幅度扭动身体,企图把蜕下来的最,后一张皮甩掉,但未遂。

▲ 玉带凤蝶末龄幼虫蜕皮化蛹(缢蛹)全过程,快进1比30
如果说蛹体上半身是靠先前编织成的缢丝像秋千一样牢牢兜住自己的话,那尾部如何能在蜕皮瞬间就能够死死钩在丝垫上,并且无论如何摆动也不掉落?
哪怕是强行把蛹儿摘下来,也会同时扯带下一大片丝垫。蔡司君本着实事求是的精神,对这一结构进行了细致入微的分析。
蛹壳尾钩遇丝垫堪称自然的魔术贴
蔡司显微镜光学显微镜和场发射扫描电镜的图片既简单粗暴又直截了当,根本无需言语赘述便让人一目了然——这就是一个活的魔术贴。
蛹壳尾部特化出的双弯倒钩密密匝匝,其弯部空隙又和丝垫上面的丝丛直径极其匹配。只要一贴近,就立即能钩住,既不会一钩多丝,更不容易滑脱。而且越摆动钩得越多,越挣扎钩得越紧,最终缠成一团乱麻,完全没有靠自然力量就能解理开的可能性。


▲ 利用蔡司显微镜Smartzoom 5数码显微镜配合景深叠加模式观察蝶蛹尾钩和丝垫的缠绕交联


▲ 利用蔡司显微镜场发射扫描电镜GeminiSEM 360观察蝶蛹尾钩和丝垫的缠绕交联
蔡司X射线显微镜无损重构尾钩结构无所遁形
将不可见变为可见是蔡司君的本行。为了证明尾钩和丝垫的缠合是全方位无死角的,蔡司君祭出终极大杀器——蔡司显微镜X射线显微镜(查看更多),对缢蛹尾部的结构进行360°无损观察,并且用Dragonfly软件对扫描的结果进行三维重构,让藏于内部的结构也纤毫毕现,无所遁形。

▲ 凤蝶蛹尾钩与丝垫勾连缠绕XRM常规渲染


▲ 凤蝶蛹尾钩与丝垫勾连缠绕Dragonfly 3D渲染
缢蛹尾钩和丝垫的结合是如此紧密,以至于几乎没有一种物理方法可以将两者完全无损地分离开。
而蔡司君的XRM配合图像可视化解决方案(包括但不限于Dragonfly),让我们能够在完全不破坏样品的情况下,就可以窥探到内部的细节,并且还可以对样品进行后续的数字建模和力学分析。

▲图为本文观察的玉带凤蝶化蛹羽化后的标本,于上海市浦东新区华东路锦绣东路记录、拍摄并制作而成
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