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大拳

持有人:拳藤一佳。拳头可以变大,轻松就有砂锅那么大的拳头。

对应物种:招潮蟹(Uca spp.

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拳藤一佳的能力有点像倍化术,简单好用。但是,搧人家大嘴巴子的时候,本人真的不会失去平衡吗?

自然界里最夸张的“手掌”,属于一群小小的螃蟹。繁殖期的雄寄居蟹,为了沙地里的洞穴而竞争,洞穴是它们繁殖的“婚房”,没有“婚房”就没有传递基因的机会。所以,在战斗中获胜对雄寄居蟹而言至关重要,它们为此进化出了极端的武器。

雄寄居蟹的一只钳子极度扩大,重量达到体重的一半,内含发达的肌肉,可以把敌人的甲壳碾得粉碎。但是,寄居蟹的钳子虽然厉害,却很少真的用来杀伤对手。大多数时候,雄寄居蟹之间的竞争,都只是花拳绣腿,虚张声势。螃蟹们举起巨大的钳子,上上下下地挥舞,炫耀它们的体积和力量,借此震慑对手。

钳子是衡量寄居蟹实力的可靠标识,因为它要消耗大量的营养和能量,只有强健的寄居蟹能承担得起巨大的钳子。两只寄居蟹经过一番炫耀竞争之后,钳子较小的一方一般都会自惭形秽,主动退让。如果它们的钳子大小相当,才会进入战斗的下一个阶段,短兵相接。

雄寄居蟹相互举起钳子威吓对手。来源:nautilus,拍摄者:Andrew Kahn

雄寄居蟹相互举起钳子威吓对手。来源:nautilus,拍摄者:Andrew Kahn

即使在近身战斗中,螃蟹的竞争手段也是相当“文明”的。它们采用一种“逐步升级”的方式,来较量彼此的实力。先用巨大的钳子相互碰触,测试对方的力量,如果碰触分不出胜负,再用力对撞。接下来是相互推挤、扭打、夹缠。对抗性逐步增高,破坏性也增大。只有极少数情况下,螃蟹的战斗才会进入白热化,用钳子重创甚至杀死对方。

复制

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持有人:物间宁人。只要触碰,就能复制别人的能力,但不是什么能力都能复制出来……

对应物种:拟态章鱼(Thaumoctopus mimicus)、狭翅天牛

物间宁人的能力是复制别人的能力为自己所用,有点像All For One的弱化版。他自己也因为自己的能力“太像坏人”而不满。

说到一种动物“复制”另一种动物的特征。我们首先会想到拟态。例如闻名遐迩的拟态章鱼,可以惟妙惟肖地模仿比目鱼。它的触手合到一块,组成鱼身的样子,还会灵活地上下波动,酷似比目鱼的鱼鳍。

正在“变形”的拟态章鱼。图片:youtube

正在“变形”的拟态章鱼。图片:youtube

拟态章鱼为什么要模仿比目鱼呢?在它的栖息地里,有一些比目鱼是有毒的,所以章鱼可能是假装李逵的李鬼,利用比目鱼的外表吓退捕食者。这属于贝氏拟态(Batesian mimicry),是拟态里最有名的一种形式。简单地说,就是弱鸡模仿大佬,吓唬别人。

但是,贝氏拟态只是模仿外表而已,无法模仿能力。这也没什么奇怪的。模仿的本质是有意地相互借鉴,而生物进化的材料是随机突变,背后没有人的意志在作用。即使两种动物进化出的能力相似,它们之间也没有谁会故意地模仿谁。更何况,通过“模仿”外表来获得“能力”,本身就几乎是不可能的。传说中张三丰看仙鹤创太极也没有学会上天。但我们至少有一种非常简单的办法,能获取其他生物的能力。

红萤科(Lycidae)的甲虫有毒,捕食者一般不会吃它,许多昆虫都拟态红萤鲜艳的色彩恐吓敌人。这是普通的贝氏拟态。但是有一类拟态红萤的昆虫,狭翅天牛,它们的“操作”就比较飘逸了。

色彩鲜艳的红萤。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

色彩鲜艳的红萤。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

狭翅天牛会吃红萤,它们属于少数不会被毒素所伤害的捕食者。许多动物都会故意摄入有毒的物质,把毒素储存在体内作为防御之用。这使得昆虫学家开始猜想,狭翅天牛在吃了红萤之后,也许会变得同样有毒?

如果天牛因为吃了毒素而有毒,那么它就不再是徒有其表了。拟态并不限于李鬼模仿李逵。两种同样有毒的动物,也可能长得相像,这样捕食者只要认出其中一种,就会避开它们全部。这种拟态的原理有些像军队的制服,称为缪氏拟态(Mullerian mimicry)。

狭翅天牛将红萤咬死吃掉。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

狭翅天牛将红萤咬死吃掉。图片:Thomas Eisner et al. (2018) Chemoecology 18(2):109-119.

无毒的天牛长得像红萤属于贝氏拟态,如果它通过吃红萤变得有毒,那它就是缪氏拟态,也就是从外表到能力的全面相似。这个特性倒真是很反派,都把人家吃掉了么……以后讲到天喰环的时候,我会继续介绍这种“吃掉获取能力”的特性,敬请期待(六老师脸)。

钢铁

持有人:铁哲彻铁。可以全身变得跟钢铁一样硬,简直是天生肉盾,然而也会金属疲劳。

对应物种:鳞腹足海螺(Chrysomallon squamiferum

难得出场率高的B班角色!跟切岛一样,铁哲彻铁也是一位铁血硬汉,他们俩的能力也相似,颇有点“若说是没奇缘,今生偏又遇着他”之感。

“铁”是人类运用最多的金属之一,但在动物世界,使用“铁”来加强硬度,是十分罕见的。这方面的例子也不是没有,比如一类长得有点像小强的软体动物,石鳖(Chitonidae),牙齿尖端含有四氧化三铁,以增加强度。

Acanthopleura echinata,一种石鳖。Juan Francisco Araya et al. (2015) Zoosyst. Evol. 91 (1) 2015, 45–58

Acanthopleura echinata,一种石鳖。Juan Francisco Araya et al. (2015) Zoosyst. Evol. 91 (1) 2015, 45–58

有一种动物在利用铁的方面,可以说是登峰造极。在印度洋两千多米深的海底,印度洋中洋脊上,有一些海底热泉口。热泉口不断喷出有毒的硫化物,在这个极端特殊的环境下,生活着极端特殊的生物。鳞腹足海螺就是其中一员,它最特殊的地方在于,全身覆盖着铁甲。

这种海螺的外壳上,覆盖着一层黄铁矿(FeS2)和硫复铁矿(Fe3S4),“铁甲”下面是一层柔软的有机物,有机物下面才是普通的碳酸钙质外壳。“铁甲”提供硬度的同时,有机物可以增加缓冲效果。在它的腹足上,包裹着几百块黑色的甲片,中心是贝壳硬朊(conchiolin),外层是和螺壳相同的铁硫化物。

鳞腹足海螺。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

鳞腹足海螺。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

鳞腹足海螺的全身都包裹在铁甲里,可以说是铁桶一般,纹风不透。它身上的甲片含铁量是如此之高,甚至可以用磁铁吸起来。除人类以外,它们是唯一会用铁做铠甲的动物。鳞腹足海螺是如何得到这件铁甲的呢?海螺体外的一些共生细菌,可能会利用热泉口的硫,合成硫和铁的化合物,构成铁甲。但我们对这些细菌的了解还很少。所以这种说法还有待进一步证明。

除了浑身铁甲以外,这些海螺还有其他一些奇特之处。例如,它们的胃、肠和中肠都很小,但食道腺异常庞大,它们主要的能量来源,是食道腺里的共生细菌合成的有机物。另外,有一些鳞腹足海螺根本没有铁甲,它们身体表面缺乏铁的化合物,因此是白色的。跟黑色的同类相比,就像太极图一样反衬分明。

鳞腹足海螺腹足上的鳞片。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

鳞腹足海螺腹足上的鳞片。Chong Chen et al. (2015) Journal of Molluscan Studies 81(3): 322-334

看来动物世界的铁哲同学,也免不了遇到同路人呢。

角炮

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持有人:角取波尼。头上长角,还可以当武器发射出去。

对应物种:兜虫亚科(独角仙)(Dynastinae

有点呆也有点元气,蛮可爱的白人妹子。顺带一提,搜索她的名字经常会指向海贼王的珠宝•波尼。

角是一种简单而有趣的武器。在“小空间”、“一对一”的格斗条件下,动物倾向于发展出角,来进行近距离战斗。而角的形态关系到动物自身的战斗方式。

我们最熟悉的角是偶蹄目动物(牛、鹿、羊)的角,不同形式的角反映了不同的战斗方式。短而光滑的角像匕首一样,用于戳刺;粗壮弯曲的角像重锤一样,用于撞击;而特别延长的角,或者像花剑一样用于对击,或者像锚钩一样勾住对方的角将其扭倒。

图片:pixabay

图片:pixabay

独角仙也是因角和战斗方式而出名的动物。它们的基础战斗方式是一致的:用角把对方撬起来,扔下去。但不同种类的独角仙,战斗方式在细节上又有所不同,因此产生了不同类型的角。

兜虫属(Trypoxylus spp.)的角从头前端伸出来,斜指向前,末端分叉。在战斗中,这样一只角的作用,就像挑干草的叉子一样,可以掀起敌人,把敌人举到空中。

大力神兜虫属(Dynastes spp.)在头部和胸部各长着一只修长、笔直向前、末端微钩的角。这两只角一上一下,就像一把钳子一样,这样,独角仙就可以把对方夹起,扔下树。

竖角兜虫属(Golofa spp.)的角纤细弯曲,前肢特别长。它在狭窄的细树枝上战斗,像斗剑一样。纤细的角可以从侧面推动敌人,使之失去平衡,跌下树枝。

不同类型的独角仙。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

不同类型的独角仙。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

不同类型的角各有它们最适合的战斗方式,只有在它们擅长的“武术套路”之中,它们才能发挥出最大的力量。

角的坚固程度,也是因物种而异。“坚固”这个属性看似简单,其实是相当精致的。没有绝对坚固的结构。任何坚固的东西,都要运用有限的材料,去对抗特定的外界条件。兜虫属的角横截面是三角形的,适合承受弯曲和旋转混合的力。大力神兜虫属的角横截面是椭圆形的,适合承受单一方向的力。竖角兜虫属的角横截面是圆形的,适合承受从各个方向随机施加的力。这都是与它们的战斗方式相对应的。

不同独角仙角的横截面。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

不同独角仙角的横截面。Erin L. McCullough et al. (2014) PNAS 111 (40) 14484-14488

藤蔓

持有人:盐崎茨。头发如同荆棘,可以自由操控,硬度是优势。

对应物种:囊舌类海蛞蝓(Ascoglossa,又写作Sacoglossa

盐崎茨的头发由藤蔓构成,有阳光和水就能不断生长,不仅能当武器,还能防脱发。她大概是琦玉老师最羡慕的英雄……

囊舌类海蛞蝓以海藻为食,在海藻细胞壁上钻洞,吸吮其中的细胞质。细胞内的营养物质都被它们吸收,但叶绿体会完整保留在消化系统细胞内。海蛞蝓的消化器官像叶脉一样分叉,形成错综复杂的管道,遍布全身,一直延伸到贴近表皮的位置。所以它们周身都布满了含有叶绿体的绿色“叶脉”。不过,也有一些绿色海蛞蝓,比如绿叶海天牛(Elysia chlorotica),吃下的叶绿体不是集中在消化道里,而是散布全身。

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

不同种类的海蛞蝓,与叶绿体的关系密切程度也有不同。最原始的一种关系,是海蛞蝓利用叶绿体把自己变成原谅绿,作为保护色。后来,它们开发出了叶绿体的另一个用途,叶绿体在海蛞蝓体内进行光合作用,产生糖分,作为海蛞蝓的能量来源。另外,海蛞蝓用来保护自己的粘液,里面的一些成分,也来源自叶绿体的产物。

绿叶海天牛的身长只有一两厘米,喜欢取食一种学名Vaucheria litorea的丝状海藻,把海藻的叶绿体纳入体内。在阳光下,它会把薄如叶片的身子展开,让更大的身体面积接触阳光,加强光合作用的效率。依赖叶绿体,这种海蛞蝓可以不吃东西存活9个月,而它的寿命总共只有11个月。

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

绿叶海天牛。图片:Patrick J. Krug et al. (2016) Zootaxa 4148(1):1-137

有趣的是,叶绿体进行光合作用,需要海藻产生的多种蛋白质,离开海藻之后,它们很快就会失去活性。但在海蛞蝓细胞里,叶绿体可以正常运转好几个月。这是因为,绿叶海天牛吃海藻的时候,不仅吸收了叶绿体,还吸收了海藻的基因,把它们加入到自己的基因里。这样它们就具有了养护海藻叶绿体的能力。

V. litorea属于黄藻,从分类学上说,它不是植物。所以,严格说来,海蛞蝓具有的光合作用能力,并不是“植物的能力”。但是,更进一步来说,光合作用应该算是叶绿体的能力,而叶绿体本身既非植物,也非藻类。

叶绿体是寄居在植物和藻类细胞内的细菌,几十亿年前,它们被真核生物的细胞吞食,慢慢演变成了与真核生物共生的“光合作用工厂”。从根本上,盐崎茨同学和软体动物的能力,都不是“植物的能力”。生物不仅会通过互相竞争来进化,精进已有的能力,也会互相合作,产生出全新的能力。

学名Costasiella kuroshimae的海蛞蝓。图片:alif_abdulrahman / wikimedia commons

学名Costasiella kuroshimae的海蛞蝓。图片:alif_abdulrahman / wikimedia commons

柔化

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持有人:骨拔柔造。可以把碰到的东西变软,再碰一次就复原,然而对生物无效。

对应物种:食骨蠕虫(Osedax spp.

骨拔柔造看上去有点可怕,但其实是个很可靠的队友,他的能力是把一切东西变得柔软,这是个很好的控场能力,制造沼泽限制别人的行动。

食骨蠕虫的名字让人毛骨悚然,但它实际上也是温和无害的。直到2002年,人类才第一次发现食骨蠕虫。它们生活在深海底的动物骨骸(主要是鲸的骨头,也有人类抛弃的垃圾,比如牛骨头)上,长相相当精致,透明纤细的身体,顶上有细长,布满绒毛的红色触须。

食骨蠕虫其实不吃骨头。它没有嘴,也没有消化道,获取营养的方法极其特殊:它的身体固定在骨头上的一端,像树根一样,深入骨头内部。在“树根”里生活着许多海洋螺菌目(Oceanospirillales)的细菌,“树根”从骨头里获取脂质,作为细菌的营养,然后食骨蠕虫再消化细菌来获得自己的营养。

图片:MBARI

图片:MBARI

问题是,骨头是种很难啃的东西。骨结构包含大量的钙盐,非常坚固,脂质都藏在里面,像锁在盒子里的零食似的。食骨蠕虫没有牙齿,它“破拆”骨头的办法类似骨拔柔造,化刚为柔,“软化”坚硬的骨质。

食骨蠕虫的根部会分泌酸和一种特殊的酶,叫“空泡-H+-ATP酶”(vacuolar H+-ATPases)。顾名思义,这种酶里含有ATP,我们都在中学生物课上学过,ATP能给生物提供能量。对食骨蠕虫来说,ATP产生的能量,可以把氢离子运送到骨头的位置。这样,它就可以在骨头周围制造出一个酸性的环境,分解钙盐,破坏骨质,让细菌获取其中的营养。

图片:alchetron

图片:alchetron

无独有偶,就在我们的身体里,也发生着与食骨蠕虫“用餐”非常相似的事情。脊椎动物身上的骨头,必须不断破坏和重造,才能保持健康的状态。在动物体内,有一类叫做破骨细胞(Osteoclast)的细胞,使用“空泡-H+-ATP酶”分解骨头。这个过程和食骨蠕虫分解骨头是非常相似的,但一个是为了破坏,一个是为了进食。两类完全不同的动物,为了完成不同的任务,殊途同归地进化出相同的功能,这也是进化的有趣之处。

二连击

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持有人:庄田二连击。击打过的东西可以随意再次发动一次打击,真是顾名思义……

对应物种:孔雀螳螂虾(Odontodactylus scyllarus)、大齿猛蚁(Odontomachus spp.

庄田二连击看上去挺软,但他是B班少有的肉搏能力,他打一拳,会产生两次打击的效果,而且第二次打击的力量要强好几倍。

打一拳释放两次力量,先前讲过的皮皮虾就是一个很好的例子。孔雀螳螂虾打击一次,会出现两次力量释放的峰值,相差0.4~0.5毫秒。第一次峰值是它的“拳头”(颚足关节)打中了目标,第二次峰值的力量来源是一种极特殊的物理现象。

皮皮虾“拳头”撞击物体和弹回的时候,极快的速度带动周围的水,高速流动的水会产生一个很小的低压环境,使水暂时汽化,形成气泡。这种气泡在极短的时间内,就会因压力更高的外围环境而坍缩,产生很小但很强的冲击波。这叫气穴现象(Cavitation)。气穴现象的打击力是“拳头”的50~280%。

图片:S. N. Patek et al. (2004) Nature. 428: 819–820

图片:S. N. Patek et al. (2004) Nature. 428: 819–820

不过,皮皮虾占着OFA的位置呢。让庄田同学跟别人共用一个能力,好像有点不太公平。所以我们来讲一类新动物,和皮皮虾一样,它以猛烈快速的打击而著称,而且它的一次打击,能产生两次有效的力量。不过,它运用的不是气穴现象,而是最简单的反作用力。

大齿猛蚁的嘴咬合,是所有动物中最快的自主动作,按身体比例来算,大概也是最强的。大颚的运动速度,可达64.3米/秒,咬合一次需时不到1毫秒。这样一次咬合所产生的力量,超过蚂蚁自身体重的300倍。如果大齿猛蚁咬住一个硬东西,产生的反作用力足以把它弹到空中。

蚂蚁借助咬力把自己弹到空中。图片:D Magdalena Sorger (2015) Frontiers in Ecology and the Environment. 13(10): 574-575

蚂蚁借助咬力把自己弹到空中。图片:D Magdalena Sorger (2015) Frontiers in Ecology and the Environment. 13(10): 574-575

大齿猛蚁的咬合既可以捕食也可以驱敌。如果它咬到小个头的敌人(比如其他种的蚂蚁)身上,反作用力会把大齿猛蚁和敌人同时弹开,朝反方向飞出。如果敌人太过强大,大齿猛蚁还可以运用咬合逃跑。蚂蚁低下头,垂直于它要咬的物品表面,然后猛然一咬,反作用力会把它的整个身体弹起来,旋转着升入空中。有的大齿猛蚁可以借助咬合的力量飞出40厘米远。

被弹到空中的蚂蚁。图片:PatekLab / youtube

被弹到空中的蚂蚁。图片:PatekLab / youtube

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One Response to “『我的英雄动物』(四) 雄英B班”

  1. 匿名说道:

    寄居蟹?不是招潮蟹吗?

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