蝴蝶在变态过程中如何粘附在树枝上

我们大多数人小时候就了解过蝴蝶的蜕变过程——一只蠕动的毛毛虫蜕皮，形成一个坚硬的蛹，然后变成一只美丽的蝴蝶。但是当蝴蝶在蛹中孵化时，蛹究竟是如何保持固定的呢?

《ACS 生物材料科学与工程》上发表的研究表明，尽管蚕丝本身很脆弱、很细，但毛毛虫却能熟练地将它们吐出，形成类似钩环扣件和多股安全带的蛹支撑结构。

蚕丝是一种天然的蛋白质纤维，通常与蚕有关，但其他昆虫也会生产蚕丝，包括蝴蝶。在幼虫阶段，蝴蝶会用蚕丝织出绳索来保护自己免于跌倒，绑在叶束中藏身，并编织小丝毯，以便在蜕变期间抓住它们。

形成蛹时，毛毛虫会使用一种特殊的臂状结构，称为提睾肌，它可以抓住这块丝毯，并将蛹固定在树枝上。有些蝴蝶种类更进一步，在胸部缠绕一条特殊的安全带，以提供额外的安全保障。

但丝的强度究竟有多高?这些安全带和丝地毯又是由什么样的结构构成的呢?夏庆友、董兆明和同事们饲养了一些毛毛虫并找到了答案。

研究人员饲养了两种蝴蝶——斑蝶和普通摩门蝴蝶，以及两种蚕，并分别让它们结蛹或结茧。研究小组收集了将蛹附着在树枝上或结茧的丝线，并测量了直径和抗拉强度。他们发现，蝴蝶丝比蚕丝更薄、更脆弱。

当分析丝中的主要结构蛋白时，研究人员发现，蝴蝶丝与蚕丝相比，其β-片层结构较少，这可能是导致其相对较弱的原因。

尽管如此，研究小组发现，这两种蝴蝶都采用了独特的策略来充分利用它们的丝。提睾附肢就像钩环扣一样固定在丝毯上，而提睾钩的锚形钩子则使这种结合更加牢固。

在织造丝质安全带时，毛毛虫会将大约 20 根不同的丝线织在一起，形成绳状，这样强度可增加八倍。研究人员表示，他们的研究结果有助于解释毛毛虫在最终化为蝴蝶之前，如何采用独特的策略保持安全。

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