蟑螂没有头也能活吗?

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Cockroaches, 因其顽强生命力而臭名昭著,常被认为是核战争最有可能的幸存者。一些评论员甚至声称这些小动物没有头也能活。事实证明,这种说法是正确的:有时无头蟑螂可以存活数周。

马萨诸塞大学阿默斯特分校研究蟑螂发育的生理学家和生物化学家约瑟夫·G·昆克尔说,要理解为什么蟑螂和许多其他昆虫能在斩首后存活,了解为什么人类不能存活是有帮助的。首先,人类的斩首会导致失血和血压下降,从而阻碍氧气和营养物质输送到重要组织。“你会流血而死,”昆克尔说。

此外,人类通过嘴或鼻子呼吸,大脑控制着这一关键功能,因此呼吸会停止。而且,人体没有头就无法进食,如果一个人在头部丧失的其他不良影响中幸存下来,肯定会因饥饿而死。


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蟑螂的循环系统与人类不同。为了使血液在人类血管的庞大网络中流动,尤其是在微小的毛细血管中流动,必须保持相当大的压力。昆克尔指出,蟑螂的血管系统远没有那么广泛,而且缺乏微小的毛细血管,因此压力可以显著降低。“在你切掉它们的头后,它们的脖子通常会通过凝血自行封闭,”他补充道。“不会出现不受控制的出血。”

此外,这种耐寒的害虫通过气孔呼吸,即每个身体节段中的小孔。蟑螂的大脑不控制这种呼吸,血液也不在全身输送氧气。相反,气孔通过一组称为气管的管道将空气直接输送到组织。

蟑螂也是变温动物,或冷血动物。因此,它们不消耗能量来加热自己,因此可以比人类需要的食物少得多地生存。昆克尔说,它们只吃一顿饭就可以存活数周。“只要没有捕食者吃掉它们,它们就会保持安静,四处游荡。”

特拉华谷学院的昆虫学家克里斯托弗·蒂平实际上已经对美洲蟑螂(Periplaneta americana)进行了斩首——“在显微镜下非常小心地进行,”他观察到——以研究发生了什么,以及其他事情。“我们用牙科蜡封住伤口,以防止它们变干。有几只在罐子里活了几个星期。”

蒂平说,蟑螂和许多其他昆虫在每个身体节段内都有神经节团块——神经组织聚集体——这些团块能够执行负责反射的基本神经功能,“因此,即使没有大脑,身体仍然可以在非常简单的反应方面发挥作用。”“它们可以站立、对触摸做出反应和移动。”

昆克尔说,不仅仅是身体可以在斩首后存活;孤独的头部也可以继续发挥作用,来回摆动触角几个小时,直到耗尽精力。如果给予营养并冷藏,蟑螂头可以持续更长时间。

亚利桑那大学专门研究节肢动物学习、记忆和大脑进化的神经科学家尼古拉斯·J·施特劳斯菲尔德解释说,尽管如此,在蟑螂中,“身体为头部提供了大量的感官信息,当这些输入被剥夺时,大脑就无法正常运作。”例如,他说,尽管蟑螂有惊人的记忆力,但当它们的身体缺少部分时,试图教它们是徒劳的。“我们必须保持它们的身体完全完整。”

蟑螂斩首术可能看起来很可怕,但科学家们已经用无头蟑螂身体和无身蟑螂头部进行了许多实验,以回答严肃的问题。头部丧失剥夺了蟑螂身体头部腺体中控制成熟的激素,这一发现正在帮助研究人员研究昆虫的变态和繁殖。对无身蟑螂头部的研究阐明了昆虫神经元的工作原理。然而,最终,这些结果再次证明了蟑螂令人羡慕的耐力。无头蟑螂可能不是同类中最聪明的,但它肯定可以存活。

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Charles Q. Choi《大众科学》的常驻撰稿人。他的作品也曾发表在《纽约时报》、《科学》、《自然》、《连线》《生命科学》等刊物上。在业余时间,他游历了七大洲。

更多作者:Charles Q. Choi
大众科学 Magazine Vol 297 Issue 5本文最初以“蟑螂没有头也能活吗?”为标题发表于《大众科学》杂志第297卷第5期(),第116页
doi:10.1038/scientificamerican1107-118
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