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狼蛛是如何交配的

迷人可能不是描述蜘蛛的最好辭彙(此處應有吐槽),但辛辛那提大學的研究者發現狼蛛其實有各種各樣的個性,並非一般所認為的頑固和死板的行為模式。


狼蛛是如何交配的
辛辛那提大學正致力於將狼蛛變為新的模式生物,用以研究疾病或者環境因素。


辛辛那提大學生物教授George Uetz主攻蜘蛛研究,特別是狼蛛。蜘蛛在神經生理學上比鼠類或者其他脊椎動物簡單,因此其行為應當更多地由DNA決定而不是個體突變。

但Uetz說蜘蛛的魅力超乎他先前的想像:「個體之間有很多差異性,某些是由於經歷引起的,正如更複雜的動物。」


美國有200多種狼蛛。蛛如其名,他們在森林地表和乾涸河床上跟蹤他們的獵物。他們是孤狼,獨自生活、打獵,除非是交配季節。今年辛辛那提大學兩名研究生對他們進行了研究。


其中一位名為Emily Pickett,對兩種看起來相似、習慣也相近的近緣種進行研究。雖然兩種蜘蛛可進行異種交配,但在自然界中十分少見。Pickett發現他們獨特的求偶行為幫助維護了基因隔離。其中一種Schizocosa ocreata狼蛛相對於另一種Schizocosa rovneri(蛋友們這個該怎麼翻譯成中文啊,有沒有什麼好的網站可以查詢)狼蛛能在更遠的距離進行求偶儀式,結合振動和物種獨特的視覺信號。


Pickett說道:「我們假設兩個物種在相對較近的時期產生進化分歧。這能幫助我們理解物種的改變——一個物種如何發展為另一個。」蜘蛛聽聲音的方式與我們不同,而是依靠振動,化學物質和視覺信號進行交流。

另一位研究生Madeline Lallo對第三種狼蛛Gladicosa bellamyi進行研究,發現雄性會通過蹦起來並像旗幟那樣揮動自己的有色前肢來引起雌性的注意。


兩位學生與他們的共同作者,Uetz教授,將他們的發現發表在了3月在伊利諾斯舉行的美國中西部生態與進化會議上。該會議接收中西部地區大學的文章,總共95篇。


Pickett和Lallo的工作是建立在Uetz教授40多年工作的基礎上的。Uetz已經合作發表了120篇同行評議文章,記錄了蜘蛛交流,擇偶以及從錯誤中學習的方式。在1976年,他編纂了特拉華州的地方蜘蛛圖集。


科學家們通常選擇果蠅、線蟲或者鼠類進行研究,因為對這些生物已經比較了解,包括整個基因組。由於辛辛那提大學和其他大學的工作,狼蛛也將迅速成為新的研究模式生物。


Uetz說道:「長期來看,我們正在為科學研究建立一種新的模式生物。我們已經對蜘蛛的行為十分了解,現在正試圖知道更多他們的生理學和免疫學等方面的知識。蜘蛛的行為依賴於與人類和其他脊椎動物完全不同的多感測系統。他們的視覺,振動和化學感官能幫助我們了解神經系統和大腦功能的進化過程。」

狼蛛是如何交配的
辛辛那提大學正致力於將狼蛛(比如這個Schizocosa ocreata)變為新的研究模式生物。


每個新研究都開始於辛辛那提自然中心,在這裡研究者們收集森林中的野生蜘蛛。夜間通過LED手電筒能很容易找到狼蛛(對蜘蛛恐懼的蛋友們可能會說簡直容易得毛骨悚然)。他們的眼睛在燈光的照耀下像綠寶石般閃爍。Lallo說道:「他們將自己偽裝在落葉層中,很難被發現。但在夜晚你可以看到那些閃爍的眼睛。你絕對想不到在你的後院里有多少蜘蛛,除非你打開照明燈看看。」


研究者們將蜘蛛鏟起來,並按照物種和性別分類。實驗室里總是有多達1800隻蜘蛛,有些人可能又會感到焦慮了。Lallo說:「對某些人來說這很艱難,『不要啊!』。我理解有些人為什麼會害怕他們,但他們實在是太小了,根本沒法咬傷我們。(譯者覺得並不是因為這個o_o)


雖然名字很兇猛,但其實狼蛛對人類無害。研究人員可以隨意擺弄他們,把他們趕進瓶子里,或者在塑料瓶里逗弄他們。
研究者每周給他們的實驗對象餵食兩次針頭蟋蟀。蜘蛛們從凹陷的水池中的海綿中喝水。


狼蛛是如何交配的
辛辛那提大學教授George Uetz正在研究狼蛛的求偶行為,以了解更多的進化知識。

Lallo對Gladicosa bellamyi的求偶行為進行研究,把一名雌性放在透明的塑料碗中一整夜,他管塑料碗叫舞台。舞台底部有一塊紙盤,能幫助研究者檢測蜘蛛行走、抓撓或者求偶舞蹈的微小振動。在裝置左邊,雌性紡出一串吸引雄性的帶信息素的蛛絲。


Uetz說,雄性通過讀取蛛絲中的化學物質,能確定雌性目前處於單身還是已婚,甚至還能判斷出該雌性以前是否吃過其他雄性,「他們要麼完全避免這種雌性,隱藏自己,要麼以狂熱的求愛攻勢擊垮雌性的心理防線。」


次日,研究者將舞台放到實驗室的隔音錄音室的激光多普勒測振儀上。激光束將紙上面的振動轉換為數字信號,以便研究者進行比較。研究者將一名雄性和雌性放到一起,使用相機和振動計記錄發生的事情。


在約10%的Schizocosa ocreata交配情況中,雌性立即吃掉了雄性。同類相食的比率是其他種類的兩倍,可以說狼蛛走在交配與消費的鋼絲繩上。

為了證實這一點,研究者將兩個蜘蛛放在一起。近距離觀察可以發現,ocreata利用棕色斑紋和黑色毛皮進行偽裝,但是雄性的前肢長有濃密的黑色剛毛,就像是舞者的護腿。Ocreata由於其古怪的求偶舞蹈,在實驗室有個昵稱:「電臀蜘蛛。」


狼蛛是如何交配的
辛辛那提大學的生物學學生(比如Madeline Lallo)正在研究狼蛛的求偶行為,以了解近緣種是如何進化的


現在男女嘉賓已經進場了,男方姑且稱之為鮑勃吧,女方為艾麗斯,由資深教授Uetz擔任解說,讓我們拭目以待這場精彩的求偶演出吧,本節目不包含兒童不宜內容,請放心觀看。鮑勃發現了艾麗斯,被她深深吸引了。於是他開始了自己的舞蹈,高高揮動著他毛乎乎的手臂,還跳了起來,有時候在地上撕咬製造出振動。「他製造的振動越強烈,那麼就越有可能得到交配的機會。」然後鮑勃開始揮動他的手臂敲打舞台。「看,艾麗斯過來了,她對鮑勃產生了興趣。」艾麗斯小心地靠近鮑勃,行了一個屈膝禮——這是交配的信號。鮑勃面紅耳赤,心跳加快,舞動得更加瘋狂了。「艾麗斯變得十分興奮了,要發生了——除非鮑勃突然變心了。」但鮑勃退到了舞台邊緣繼續他的舞蹈,不過動作慢了下來。艾麗斯繼續嘗試靠近他,轉了個身子,再次行屈膝禮,然而鮑勃又退開了。「快了。但是艾麗斯變得有點不耐煩了,鮑勃被嚇到了。畢竟艾麗斯很強壯,比鮑勃大很多,即使她並沒有咄咄逼人,鮑勃還是不由自主地害怕。果然還是too young啊。」這樣幾分鐘後,艾麗斯再也不耐煩了,追著鮑勃到處跑,要是鮑勃被追到就要發生可怕的事情了,幸好最後Lallo把鮑勃救了出來,並沒發生什麼。


研究者發現每一種狼蛛都有自己獨特的求偶舞,通常結合多種溝通形式。Uetz說:「這告訴我們這種行為是可塑的,是通過學習得到的。」


在其他實驗中,Uetz使用虛擬現實研究蜘蛛的交流方式。將蜘蛛放入舞台,在他們面前放一個iPod播放記錄的異性蜘蛛的影像。研究者播放紙張記錄的聲音,模擬蜘蛛舞蹈的振動。不可思議的是,這個詭計成功了,研究者可以據此觀察活生生的蜘蛛的交配反應。


狼蛛對交配有一定的選擇,只與同種交配。但研究者可以使用數字動畫建立他們自己的嵌合體或者虛擬混血,以此精確確認到底是異性的什麼方面刺激了交配反應。Uetz以前的博士後研究生、現在澳大利亞麥考瑞大學的副教授Phillip Taylor進行了進一步的研究,利用磁體將蜘蛛粘連到一個滾動跟蹤球體上,並放到一個三維屏幕前,建立了一個虛擬世界,在其中蜘蛛可以隨意跑動並與數字蜘蛛交互。


Uetz說道:「這種強烈的選擇壓力引起了更複雜的多感官行為的進化,他要麼交配繁衍下一代,要麼成為別人的午餐。」


[CliffBao via phys]

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