科学家让10000 条虫子共吃一块披萨，背后原因令人暖心？

2022 年 2 月 26 日 学术头条

撰文：奇仔

排版：白若冰

请问，你想知道黑兵蝇幼虫（俗称：蛆虫）是如何进食的吗？

请问，你有兴趣看一看 10000 条黑兵蝇幼虫一起吃披萨的盛况吗？

据说，它们两个小时就可以消灭一个 16 寸的披萨！！

最近在广泛阅读的时候，小编发现了这样一项惊为天人又极其“无用”的研究：

科学家们为了帮助农民伯伯们更快速的获得具有高蛋白的鸡饲料，展开了关于如何快速培育黑兵蝇幼虫的研究。

据悉，一些公司会将收集的厨余垃圾喂给成群的幼虫。吃下腐烂的剩饭后，这些蛆虫就可以变成人类更喜欢吃的鸡和鱼等动物的高蛋白饲料。

这样，就形成了一个完美的生物循环：蛆吃得好了——鸡长得壮了——人类吃到高品质肉了。可以说是生态可持续粮食生产的福音。

那么如何提高蛆虫们的生长速度就成了一个重点。俗话说，吃得快长得快。因此，科学家们对蛆虫的进食展开了深入的研究。

蛆长得快，成为饲料的时间越短——鸡可以得到不间断的高品质蛋白质——人类就可以吃到物美价廉的肉。

而为了研究这些蛆是如何吃下大量食物的，研究人员在一个 35 ℃的透明玻璃箱中全面拍摄记录了黑兵蝇幼虫吞食橘子片的过程。

该团队利用模拟流体运动的软件，追踪单个蛆虫的流动，以此来寻找蠕动体中的模式。

研究报告中说道，尽管看起来很混乱，但幼虫的移动就像被泵入喷泉的水一样。饥饿的蛆虫从底部被推向食物，吃饱的幼虫被泵上来。（如图所示）

图 | 幼虫进食照片（来源： “ Journal of the royal society interface ”）

这种“蛆喷泉”可以让饥饿的幼虫取代周围已经停止进食的幼虫，使进食机器继续运转。研究人员表示，更好地了解这一过程可以帮助培养幼虫的公司扩大规模，将更多的食物垃圾转化为食物。

当然，这个匪夷所思的研究背后其实是有一套严密的逻辑的。

以往的研究在动物集体运动方面做了很多工作，但大多局限于迁徙，而对集体饲养缺知之甚少。

在大型农业集体化饲养中，走了很多弯路，例如大规模饲养猪、牛、羊、鸡、鸭、鱼。直到最近几年才有所突破。

但是这些动物个体相对较大，数量处于可控状态。而在集体饲养昆虫的领域，由于个体小数量大，还处于初级阶段。

本次研究中，科学家就进行了实验对象的大胆突破，选择了黑兵蝇幼虫这个处理食物垃圾的小能手。

图 | 黑兵蝇幼虫（来源：“Journal of the royal society interface”）

实验所用的黑兵蝇幼虫采自脏粪农场，年龄范围在 8~12 日，重约 0.1 克。

这些被选中的实验对象都极具科研奉献精神：他们在做任何实验前都保持了 24 小时的饥饿状态！

实验过程分别进行了单体幼虫研究和一组幼虫研究观察（600 毫升，约 3500 只），使用超高清索尼手持摄像机进行拍摄，利用 Matlab 完成图像数字哈和数据提取，并使用粒子图像测速仪测量幼虫流流速。

图 | 粒子图像测速实验装置（来源：“Journal of the royal society interface”）

经过一系列高能分析后，研究人员提出了幼虫群进食率的数学模型，进行结果分析。

首先解读单个幼虫，幼虫的身体呈楔形，末端有一个黑色的三角形“喙”，长 0.4 毫米。喙包含上颌骨、气孔和下颌刷。

研究人员对暴露于食物的单个幼虫的分析中发现：30% 的幼虫不吃东西，这些幼虫不接触食物，而是绕着容器的周边走动——这还是个未接之谜。

图 | 幼虫的嘴（来源：“Journal of the royal society interface”）

在群体实验中，幼虫最初分布在橙色切片周围的均匀层中，并在实验的前 5 分钟内继续聚集在切片周围。实验开始后，堆大致呈圆锥形，顶端有 8 个幼虫高度，40 个幼虫高度宽。这种形式，可以帮助幼虫达到进食率峰值。（如图所示，再放一遍）

幼虫在食用橙片时会旋转它，但这种旋转受容器壁的限制，旋转时可以加速橙子的消耗。幼虫数量和它们的进食率是有关系的，经过一系列实验和计算，当 N 到达一定数值是，进食率会达到顶峰，并不再随数量增加而增加。

图 |（a）测量幼虫进食率的实验装置；（b）进食率与幼虫数量的关系。点是实验数据点，虚线是模型（来源：“Journal of the royal society interface”）

在本研究中，研究人员深入调查了成群的黑兵蝇幼虫的进食方式及过程。了解到能够进食的幼虫数量本质上受到食物表面积的限制，只有有限数量的幼虫能在食物表面积的范围内进食。

而小数量群体进食时，正在进食的幼虫经常休息，阻止其他幼虫获取食物。成群的幼虫克服了这个问题，它们在食物周围产生“喷泉”，新的幼虫从底部爬进来，然后被“泵”出顶部，形成一个进食“蛆喷泉”。

不得不说，这些小虫子的智慧可能远比我们想象得要高。

最后，邀请各位观看幼虫朋友们的 5 s 进食视频