一米六七八的你，彈跳力還不如這個沒有腿的肉蟲子

邁克爾·懷斯（Michael Wise）把十二隻癭蚊（yǐng）幼蟲放入了培養皿，然後他驚訝地發現：裡面竟然只剩兩隻了！其他的幼蟲從培養皿中逃了出來，在實驗室里到處亂跳。

懷斯是羅諾克學院的植物學家，他研究癭蚊，這種小昆蟲會將卵產在一枝黃花屬植物中。蟲卵孵化後，發育中的幼蟲會讓植物產生異常腫脹，稱為蟲癭。

懷斯剖開蟲癭，收集裡面橙色的、米粒大小的幼蟲。他注意到，這些小傢伙經常開始跳個不停：從蟲癭中跳出，從他的手中跳出，從培養皿中跳出。他想知道，這些沒有腿的小動物究竟是怎麼跳起來的，而且還能跳得那麼快、那麼遠？

癭蚊幼蟲跳躍的慢動作 | SHEILA PATEK

驚人的跳躍能力

幸運的是，他知道該去找誰尋求幫助。懷斯的研究生同學西拉·帕泰克（Sheila Patek）是杜克大學的生物學家，她研究了出拳速度如子彈的蝦蛄還有鋸針蟻，這種螞蟻擁有閃電般速度的鄂夾。「許多人都知道我研究體型小、速度快的動物，所以我收到了很多拍攝各種東西的請求，」帕泰克說，「我一般都會答應。」

然而，她說，許多人認為動得非常快的動物「其實並沒有那麼快」。拍攝魚的突擊或蚱蜢的跳躍，只需要用1000幀每秒的高速相機就夠了。而拍攝癭蚊的幼蟲，帕泰克不得不拿出20000幀每秒的相機。「它們跳躍的速度跟跳蚤一樣快，但跳蚤可是用腿的呀，」她說，「這些小傢伙真的很棒。」

起跳後在空中翻轉的蠅蚊幼蟲 | SHEILA PATEK

儘管它們的跳躍速度很快，「（但）我認為它們沒有瞄準（目的地）的能力，」帕泰克的同事格蕾絲·法利（Grace Farley）說。為了拍攝癭蚊幼蟲，法利每次將一隻放在培養皿中，並等待它把頭部和尾部卷在一起、準備起跳的那一刻。當那一瞬間來臨時，法利會旋轉培養皿，讓幼蟲至少對著正確的方向（這個方法並不是總是奏效，但由於高速視頻文件非常大，拍得不好的視頻通常會被刪掉，所以法利沒能保存拍攝花絮令我感到很遺憾）。

令人吃驚的是，通過視頻能看到，這些幼蟲的跳躍技術相當複雜。它們把身體蜷成一個圈，將兩片微小的毛髮結合在一起——一片在頭後面，一片在尾巴上。當這兩片毛髮接觸時，它們會黏在一起。接著，幼蟲把自己身體內部的液體泵入身體的後三分之一處，將其變成一個腫脹的支柱，法利稱這個支柱為「暫時的腿」。「腿部」積累的壓力越來越大，直到超過將頭部和尾部黏在一起的力。然後，它們釋放自己，「腿」向下推，整個身體向上爆起。

蠅蚊幼蟲跳躍的四個步驟 | Sheila Patek

「這些幼蟲向我們展示了柔軟的軀體是如何像堅硬的肢體一樣行動的，」密歇根大學的塔利亞·摩爾（Talia Moore）說道。

研究團隊表明，癭蚊幼蟲可以跳到13厘米之遠。這比它們體長的36倍還要長，好比一個人能跳61米遠。此外，它們還非常地有效率：如果要用爬的到達同樣的距離，需要花28倍的能量。

在野外，這種驚人的跳躍能力可是它們的救命法寶。如果蟲癭被破壞，它們便可以跳到安全的地方去。許多物種在長大到一定程度後就會離開蟲癭。它們掉在地上，隨意跳躍，直到落在黑暗潮濕的土壤上，在那裡長大成蟲。

跳躍健將未必要用腿

其實，還有許多不用藉助腿也能跳躍的動物。跳蟲——昆蟲的小小親戚——用尾巴下方的特殊附屬物推地面而跳起。叩頭蟲背靠平面躺下，並用力地用頭撞擊平面，以此跳躍。有些蛇則可以完全從地面跳起，如跳蝮蛇和一種中南美洲的褐色蚩蛇（Chironius fuscus）。

跳蟲用尾巴下方的附屬物推地面而跳起 | globalzoo/Youtube

叩頭蟲用頭撞擊平面跳躍 | Bob Miller/Youtube

上面這些例子中，堅硬的身體部位充當了肢體。相比之下，「癭蚊的幼蟲沒有複雜的肌肉骨骼系統，這讓它的跳躍更為了不起，」摩爾表示。其他身體柔軟的蠕蟲狀動物也能以同樣的方式跳向空中：它們捲曲成一個環，把頭尾鎖在一起，給自己身體的一部分施加壓力，然後起跳。其他蠅的幼蟲以及線蟲也會這樣跳躍。線蟲非常小，它們甚至不需要有黏毛，覆蓋身體的水的表面張力足以將頭部和尾部鎖在一起。

這些跳躍健將有很多屬於物種非常豐富的群體，因此，這種運動方式可能比蝗蟲或袋鼠那種由肢體推動的跳躍更為常見。「這可能是一種比蚱蜢的腿更為基本的運動方式，」帕泰克說，「我認為這種方式很普遍，只是我們一直忽視了它。」

學它做個機器人

這些柔軟的跳躍動物或許能幫助工程師開發出更耐用的機器人，用於搜索救援之類的任務。帕泰克說：「工程學真的很不擅長製造小型、有極高加速度、不會自毀，還能反覆使用的設備。」放棄硬質材料，轉而使用軟質材料或許可以解決這個問題，前提是這種軟質的機器人能以有用的方式移動。

卡內基梅隆大學的則尼普·泰梅爾（Zeynep Temel）負責開發受生物學啟發的機器人，他表示：「具有柔軟身體的機器人更不容易被損壞，如果讓這些機器人在受震災區等雜亂的環境中工作，將給我們帶來巨大的優勢。」 而癭蚊的幼蟲正向我們展示了，有一個柔軟的身體，並不意味著要犧牲機動性或效率。

編譯來源：

[1] One Giant Leap for Maggotkind, Ed Yong, https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/08/maggots-can-jump-even-though-they-dont-have-legs/595951/

[2] Adhesive latching and legless leaping in small, worm-like insect larvae G. M. Farley, M. J. Wise, J. S. Harrison, G. P. Sutton, C.Kuo, S. N. Patek Journal of Experimental Biology 2019 222: jeb201129 doi: 10.1242/jeb.201129 Published 8 August 2019

作者：Ed Yong

翻譯：Amaranth

編輯：八雲

校對：窗敲雨

一個AI

還有一種哺乳動物，把尾巴變成彈簧進行跳躍

譯文版權來自果殼，未經授權不得轉載.

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