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[時事新聞→] 壁虎爬牆能力並非一次演化而來

壁虎爬牆能力並非一次演化而來

新聞來源:yam蕃薯藤新聞/廖士睿 整理報導-2012年07月02日 下午22:17


圖片來源:yam蕃薯藤新聞,我不知道這是什麼壁虎

壁虎(Geckos)以攀牆的能力聞名,根據最新的研究指出,不同種類的壁虎是各自獨立獲得這種攀附能力,換句話說,在演化的漫長過程中,壁虎攀附的構造不是一次演化出來,而是好幾次的獨立演化。

  明尼蘇達大學(University of Minnesota)的博士後研究員 Tony Gamble表示,科學家一直認為壁虎具有黏性的趾是經過一次或是最多兩次而演化出來,所以當他們發現壁虎的黏趾是多次演化的結果時,研究人員都感到非常的不可思議。

  壁虎是蜥蜴的一種,多生活在熱帶以及亞熱帶地區,全世界約有60%的壁虎(1400多種)具有黏性的趾。也就是說,還有很多壁虎沒辦法攀附在光滑的表面。也因為壁虎具有黏性的趾,才可以利用其他蜥蜴無法輕易使用的垂直棲地。這項能力除了可以幫助壁虎更輕易接近牠們的獵物之外,同時還可以幫助他們躲避天敵。

  研究人員發現,壁虎黏趾構造分別在11個不同的群體間獨立演化出來,除此之外,更有少數類群在獲得這項能力後又失去,這個現象似乎與壁虎棲地環境的改變息息相關,例如生活在岩石以及樹上相對於生活在地面(尤其在沙漠中)的壁虎來說,如果失去了黏趾,不僅不會帶來任何好處,相反的會使生活變得困難重重。Bauer表示,在沙漠環境的物種失去黏趾構造,就是最好的天擇(natural selection)實行最好的證明。

  一個性狀是否來自多次獨立演化也是演化生物學研究關注的現象之一,最經典的例子就是鳥、蝙蝠以及翼手龍的翅膀,都是獨立演化的結果。這也代表天擇力量會讓生物在各自面對相同的問題時,演化出相同的解決之道。

  為瞭解壁虎黏趾的演化,研究團隊選用了全世界具代表性100屬的壁虎,重建了最最完整的演化樹,這棵演化樹可以作為許多問題回答的依據,例如依溫度決定性別(temperature-dependent sex determination,TSD)以及夜間視力是如何在壁虎中演化。當然,這棵演化樹也可幫助科學家修訂壁虎各群間的演化歷史。

  壁虎趾的黏性,是透過腳底成千上萬的硬毛─剛毛(setae)與介質表面微弱的分子間作用力─凡得瓦力(van der Waals forces),以及摩擦力所達成。壁虎腳底大面積剛毛所產生的微弱分子間作用力,大到足以支撐整隻壁虎在牆上攀爬。

  壁虎的黏趾也啟發了工程師發展仿生(biomimetic)技術,從乾的黏著繃帶一直到會爬牆的機器人都是應用相關的技術。此研究的共同作者Anthony Russell也表是說,藉由進一步瞭解壁虎黏趾的複雜演化歷程,更可以使這些效仿生物的工程師,學習大自然奧妙設計並發展全新的應用。

  當科學家們從微觀的世界讚賞壁虎爬牆奧秘的同時,他們也才剛開始瞭解,壁虎是如何藉由牠的黏趾,在各式各樣複雜的環境野外中移動。對於相關科技發展來說,知道壁虎的黏趾是怎麼應用於自然環境,是的一個很重要環節。Gamble表示說,一片壁虎膠帶(gecko tape)如何在實驗室裡的平滑表面黏附以及拔起,跟在實際世界中,於複雜的地景以及不同質地表面行動的壁虎機器人,兩者完全不可相提並論。

  檢視壁虎的黏趾是如何反覆的演化出來,使得科學家們找到天擇如何解決這些上述問題的共通辦法,並科學家專注於不同壁虎物種間共有的特點。

  此新聞的參考資料來源:Tony Gamble, Eli Greenbaum, Todd R. Jackman, Anthony P. Russell, Aaron M. Bauer. Repeated Origin and Loss of Adhesive Toepads in Geckos. PLoS ONE, 2012; 7 (6): e39429 DOI: 10.1371/journal.pone.0039429


延伸閱讀
明尼蘇達大學新聞報Gecko feet don't stick around
明尼蘇達大學新聞報How sticky toepads evolved in geckos and what that means for adhesive technologies
Tony Gamble的個人研究資料心得網站
『公共科學圖書館(Public Library of Science)「PLoS ONE」』期刊Published: June 27, 2012─Repeated Origin and Loss of Adhesive Toepads in Geckos

後註 線上論文資料庫「PLoS ONE」』期刊,因為採取「先登後審」的制度
所以它們收錄的論文爭議性比較大.不過因為是免費的
而且我覺得文章難度並沒有太艱深,有興趣的人倒是可以常常上去看
畢竟大多數的網路論文,期刊要讀全文的話都是要付費的
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治爬治得好小菜一碟,養爬養得好方成境界。
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說到壁虎倒是讓我想到幾天前,看到的一則新聞,好像是介紹有人利用壁虎
攀附牆壁而不掉下來的原理,用奈米製程設計了一歀無膠貼紙,小小的一張
貼紙竟然能夠把一瓶裝滿水500G的保特瓶給舉起來,挺神奇的XD

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