即使是最新的生物学教科书，如果它们涉及到昆虫的呼吸，现在也需要修订了。借助高能粒子加速器，研究人员记录了昆虫以一种前所未有的方式呼吸。用于进行检查的 X 射线视频技术可能在机器人技术和医学领域具有应用前景。
科学家们早就知道昆虫使用一种叫做气管的内部呼吸管系统进行呼吸。以前认为像扩散这样的简单机制就足以实现氧气交换。但芝加哥菲尔德博物馆和阿贡国家实验室的一个科学家团队的新研究表明，在许多物种中，呼吸也可以通过一种更类似于哺乳动物肺部通气的机制发生：观察到这些生物像人类扩张和收缩肺部一样泵送它们的呼吸管。这一切都被拍摄下来了。
阿贡实验室的团队成员 Wah-Keat Lee 花费了过去几年时间开发成像技术，这些技术利用了实验室高级光子源（一种巨型高能粒子加速器，称为同步加速器）发出的光。产生的图像依赖于强烈的 X 射线束，该射线束不仅能够产生静止图像，还能产生实时视频。Lee 突发奇想，将一只死蚂蚁放在强烈的 X 射线束下，观察到了蚂蚁内部的详细图像。然后，他开始寻找可能对与他合作感兴趣的生物学家，并找到了菲尔德博物馆的动物学家马克·韦斯特尼特，他研究进化生物力学。他们今天发表在《科学》杂志上的这项工作，是首次将实时同步加速器 X 射线成像与活体生物研究相结合。“我有一种预感，如果合适的生物学家看到这个，他们会非常兴奋，”Lee 回忆道。
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科学家们使用同步加速器，检查了甲虫、蟋蟀、蚂蚁和其他昆虫的内部运作，使用的 X 射线强度比传统上用于对人类骨折进行成像的 X 射线强十亿倍以上。X 射线电影显示，气管的收缩每次可以排出高达 50% 的空气量，具体取决于昆虫的种类。
“这项技术可以用于任何具有一厘米或更小的器官或过程的物体，”韦斯特尼特说，“可能性是无限的。”昆虫关节运动的视频可能在机器人技术中很有用，Lee 正在改进成像技术，以记录每秒高达 1000 帧（而昆虫电影中实现的是每秒 30 帧）。韦斯特尼特设想未来的医学研究中，例如，可以观察患有心脏缺陷的小鼠，以更好地了解心血管疾病。“任何显微成像技术的进步，”他评论道，“最终都将用于医学。”