人類不止一次將蜘蛛帶到太空,研究重力對它們織網(wǎng)的重要性。現(xiàn)在,研究人員有了另一個發(fā)現(xiàn):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(wǎng)是不對稱的,網(wǎng)的中心朝上邊緣移動。休息時,蜘蛛頭朝下坐著,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么呢?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(zhí)行卻極具挑戰(zhàn)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。由于安全原因,實驗室不能打開,所以那只蜘蛛不能再被抓回來。兩只蜘蛛織出了一些混亂的網(wǎng),互相妨礙。不僅如此,作為食物的蒼蠅的繁殖速度比預(yù)期更快。隨著時間推移,它們的幼蟲從繁殖容器爬到實驗室內(nèi),兩周后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,實驗采用了同一物種的4只蜘蛛:兩只飛往國際空間站的棲息地;另外兩只分別留在地球上的不同棲息地,并在和它們太空中的同伴相同的條件下被觀察,唯一的區(qū)別是它們暴露在重力之下。
每只蜘蛛有3臺攝像機每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(wù)技術(shù)處的Stefanie Countryman使用約14500張圖片分析了100張蜘蛛網(wǎng)的對稱性和蜘蛛在網(wǎng)上的方向。
事實證明,在失重狀態(tài)下,蜘蛛織成的網(wǎng)比在地球上織成的網(wǎng)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(wǎng)與地球上織的網(wǎng)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?!盳schokke說,“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(fā)現(xiàn)光對蛛網(wǎng)對稱性的影響。”近日相關(guān)研究發(fā)表在《自然科學》上。
對圖片的分析還顯示,當燈光關(guān)閉時,蜘蛛在網(wǎng)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(wǎng),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(tǒng),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(huán)境?!盳schokke說。同時,蜘蛛在織網(wǎng)的過程中,其位置感可能會變得混亂——在構(gòu)建蜘蛛網(wǎng)的過程中,其身體的兩個部分在不斷運動,因此基于光線方向的額外定位特別有用。(中國科學報 馮維維)