蟑螂以其頑強的生命力而臭名昭著,並經常被認為是核戰爭中最有可能的倖存者。有些人甚至聲稱它們沒有頭也能活。事實證明,這些紙上談兵的滅蟲者(以及他們的專業同行)是正確的。無頭的蟑螂能夠存活數週。
為了理解為什麼蟑螂——以及許多其他昆蟲——能夠在斬首後存活,這有助於理解為什麼人類不能,馬薩諸塞大學阿默斯特分校研究蟑螂發育的生理學家和生物化學家約瑟夫·昆克爾解釋說。首先,人類的斬首會導致失血和血壓下降,從而阻礙氧氣和營養物質向重要組織的運輸。“你會流血而死,”昆克爾指出。
此外,人類透過嘴巴或鼻子呼吸,而大腦控制著這一關鍵功能,因此呼吸會停止。此外,人類沒有頭就無法進食,如果能僥倖躲過失去頭部的其他不良影響,也會因飢餓而迅速死亡。
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但蟑螂沒有像人類那樣的血壓。“它們沒有像人類那樣龐大的血管網路,也沒有需要很大壓力才能使血液流過的微小毛細血管,”昆克爾說。“它們有一個開放的迴圈系統,那裡的壓力要小得多。”
“在你砍掉它們的頭後,它們的頸部通常會透過凝血自行封閉,”他補充道。“不會有失控的出血。”
這種頑強的害蟲透過氣門(或每個身體節段上的小孔)呼吸。此外,蟑螂大腦不控制這種呼吸,血液也不在全身輸送氧氣。相反,氣門透過一組稱為氣管的管道將空氣直接輸送到組織。
蟑螂也是變溫動物,或冷血動物,這意味著它們比人類需要的食物要少得多。“昆蟲可以靠一天吃的一頓飯存活數週,”昆克爾說。“只要沒有捕食者吃掉它們,它們就會安靜地坐著,除非它們被黴菌、細菌或病毒感染。然後它們就死了。”
賓夕法尼亞州多伊爾斯敦的特拉華谷學院的昆蟲學家克里斯托弗·蒂平實際上“在顯微鏡下非常小心地”斬首了美洲蟑螂(Periplaneta americana),他指出。“我們用牙科蠟密封傷口,以防止它們變幹。有幾隻在罐子裡活了好幾個星期。”
昆蟲在每個身體節段內都分佈著神經節(神經組織聚集物),能夠執行負責反射的基本神經功能,“因此沒有大腦,身體仍然可以在非常簡單的反應方面發揮作用,”蒂平說。“它們可以站立、對觸控做出反應並移動。”
不僅僅是身體可以在斬首後存活;孤獨的頭部也能茁壯成長,來回揮舞觸角幾個小時,直到耗盡精力,昆克爾說。如果給予營養並冷藏,蟑螂頭可以存活更長時間。
然而,在蟑螂中,“身體向頭部提供大量的感覺資訊,而大腦在被剝奪這些輸入時無法正常運作,”亞利桑那大學的神經科學家尼克·施特勞斯菲爾德解釋說,他專門研究節肢動物的學習、記憶和大腦進化。例如,儘管蟑螂具有驚人的記憶力,“當我們試圖教它們在它們缺少部分身體時,這是沒有希望的。我們必須保持它們的身體完全完整。”
蟑螂的斬首似乎令人毛骨悚然,但科學家們已經用無頭的蟑螂身體和無身體的蟑螂頭進行了許多實驗。斬首蟑螂剝奪了它們身體頭部腺體中控制成熟的激素,幫助研究人員研究變態和繁殖。對無身體的蟑螂頭部的研究闡明瞭它們的神經元如何工作。此外,它還進一步證明了蟑螂令人羨慕的耐力。