蝗虫在适应重力变化的条件下所需的时间令人震惊地少。

科学家们把一大群昆虫放在一个模拟额外重力的装置中，观察到它们的外骨骼和腿在短短几周内变得更强壮。不过，只有在一定的程度上，如果施加太多的额外压力，蝗虫就会变得虚弱，并且随着模拟重力的增加，死亡的数量也会增加。

尽管如此，这项研究显示了昆虫的外骨骼如何适应不同的条件，并提供了我们可能用于开发生物材料的信息。

我们知道，当我们改变重力时，一个物理系统会发生变化。在国际空间站的微重力环境中，哺乳动物会失去骨骼和肌肉的密度。

植物对重力的变化，无论是强还是弱，都会做出反应。但是地球上的大多数动物(大约80%)都有一层角质的外骨骼。这些是水生和陆生的节肢动物，它们的硬壳如何对高重力的机械应力作出反应，根据不来梅应用科学大学的生物学家Karen Stamm和Jan-Henning Dirks，这是一个令人惊讶的未被探索的领域。

所以，他们着手弥补我们知识中的这个空白，用一个专门为研究高重力下的昆虫而设计的装置。那个装置是一个定制的离心机。当它旋转时，离心力作用于放在其中的任何东西，施加额外的压力，这与重力的效果不相上下。研究人员能够微调他们的离心机，以产生特定的重力条件。在海平面上，地球重力的正常加速度被表示为1g。研究人员能够将这个数值乘以8。

下一步是看看这会对昆虫产生什么影响。

研究人员获得了几乎成年的蝗虫，它们属于Locusta migratoria这个物种，并在它们最后一次蜕皮后将它们放入离心机中，当它们脱掉一个外骨骼，出现它们闪亮的新的软的成年外骨骼，随着时间的推移，它们会发展和硬化。

每组蝗虫在离心机中呆了两周，它们的外骨骼变硬。有三组，分别是3g、5g和8g，以及一个1g的对照组，研究人员可以用它来比较他们的超重力蝗虫。

离心机是连续的，它每3天只停一次，每次最多15分钟，用于照料的目的。

蝗虫死亡的速度是相当有趣的。对于1g的对照组，存活率是76%。这个比率对于3g的组有所上升：81%的蝗虫活了下来。但是，随后存活率急剧下降：只有51%的5g组在两周内存活下来，而8g组中只有7%的蝗虫活了下来。

昆虫的外骨骼的厚度和腿的强度似乎与这一趋势相当吻合。在3g的情况下，昆虫的腿比1g的情况下更强壮。但是在5g和8g的情况下，角质的厚度减少了。此外，8g的蝗虫失去了体重。听起来对它们来说一点也不好玩。

但是，这些结果首次显示了昆虫如何能够在它们的发育过程中适应和改变自己的身体，以应对更高的机械负荷。这对于生物材料的开发有着重要的意义，但也对我们理解生命本身的演化，以及它所有的辉煌形式，有着重要的意义。

“我们的结果确实显示，受到超重力影响的蝗虫似乎能够在它们的本体发生中沉积具有不同机械性能的角质，”研究人员写道。

这表明，一种生物材料适应机械负荷的能力，以前只在内骨骼和高等植物中发现，显然也存在于昆虫，甚至可能所有的节肢动物中。这种能力因此可能是几乎所有骨骼形式的一个基本概念，并且考虑到外骨骼和内骨骼以及植物的多样化进化途径，可能是所有承受负荷的骨骼生物材料的一个广泛分布的趋同进化特征。

本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。

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