本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
这是我的北极令人毛骨悚然的小生物迷你系列文章的第二部分。第一部分:冰虫可以在这里找到。
第二部分:毛虫
北极毛虫蛾(Gynaephora groenlandica)分布在格陵兰岛和加拿大北极圈附近。与冰虫不同,毛虫不需要完全冰冻的条件才能生存,事实上,它们在漫长的冬季会进入休眠状态。然而,它们已经适应了在零下 60 摄氏度以下的温度中生存。
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毛虫从卵中孵化出来后,像所有毛虫一样,必须通过进食积累足够的生物质才能变成蛾。与其他毛虫不同,它们一生中只有大约 5% 的时间用于进食,在六月份以北极苔原为食。其余的时间都处于冰冻和休眠状态。正因为如此,毛虫拥有蝴蝶或蛾类中最长的生命周期。从卵到最终的蛾可能需要长达 14 年的时间!
由于毛虫在冰冻休眠期间不需要完全发挥功能,因此与冰虫相比,它们可以进行更剧烈的内部变化。当暴露于接近零度或冰点温度(在野外,这会发生在冬季开始临近时)时,毛虫会分解它们所有的线粒体并开始合成甘油。没有线粒体,它们就无法正常代谢并进入休眠状态。甘油充当防冻剂,保护细胞免受冰冻条件的影响。
有趣的是,休眠的毛虫并非随机分散在格陵兰岛各地,而是在特定的微生境中被发现。在埃尔斯米尔岛的一项实地研究中,所有毛虫都被发现附着在岩石上,而不是植被上。这可能是因为岩石是更稳定的附着表面,或者可能是因为岩石上的积雪在夏季融化得更快,使毛虫能够更早地出现,以最大限度地延长它们的进食时间。休眠的毛虫也更可能被发现在岩石的背风面,从而为它们提供抵御风的保护。
尽管毛虫和冰虫都生活在相似的条件下,但它们都采用了非常不同的策略来度过霜冻。毛虫会长时间休眠,延长它们的生命周期,以利用短暂的温暖和光照窗口。相比之下,冰虫改变了它们的内部结构和新陈代谢,使它们能够在冰冻温度下发挥功能,从而使它们永久无法在其他任何地方生存。
下个月将回归细菌主题!
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Kukal O, Duman JG, Serianni AS. 耐冻北极毛虫的冷诱导线粒体降解和冷冻保护剂合成。J Comp Physiol B. 1989;158(6):661-71.
Bennett VA, Lee RE Jr, Nauman JS, Kukal O. 北极毛虫 Gynaephora groenlandica 使用的越冬微生境的选择。低温快报。2003 年 5 月-6 月;24(3):191-200.