即使是最新的生物學教科書，如果它們涉及到昆蟲的呼吸，現在也需要修訂了。藉助高能粒子加速器，研究人員記錄了昆蟲以一種前所未有的方式呼吸。用於進行檢查的 X 射線影片技術可能在機器人技術和醫學領域具有應用前景。
科學家們早就知道昆蟲使用一種叫做氣管的內部呼吸管系統進行呼吸。以前認為像擴散這樣的簡單機制就足以實現氧氣交換。但芝加哥菲爾德博物館和阿貢國家實驗室的一個科學家團隊的新研究表明，在許多物種中，呼吸也可以透過一種更類似於哺乳動物肺部通氣的機制發生：觀察到這些生物像人類擴張和收縮肺部一樣泵送它們的呼吸管。這一切都被拍攝下來了。
阿貢實驗室的團隊成員 Wah-Keat Lee 花費了過去幾年時間開發成像技術，這些技術利用了實驗室高階光子源（一種巨型高能粒子加速器，稱為同步加速器）發出的光。產生的影像依賴於強烈的 X 射線束，該射線束不僅能夠產生靜止影像，還能產生即時影片。Lee 突發奇想，將一隻死螞蟻放在強烈的 X 射線束下，觀察到了螞蟻內部的詳細影像。然後，他開始尋找可能對與他合作感興趣的生物學家，並找到了菲爾德博物館的動物學家馬克·韋斯特尼特，他研究進化生物力學。他們今天發表在《科學》雜誌上的這項工作，是首次將即時同步加速器 X 射線成像與活體生物研究相結合。“我有一種預感，如果合適的生物學家看到這個，他們會非常興奮，”Lee 回憶道。
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科學家們使用同步加速器，檢查了甲蟲、蟋蟀、螞蟻和其他昆蟲的內部運作，使用的 X 射線強度比傳統上用於對人類骨折進行成像的 X 射線強十億倍以上。X 射線電影顯示，氣管的收縮每次可以排出高達 50% 的空氣量，具體取決於昆蟲的種類。
“這項技術可以用於任何具有一釐米或更小的器官或過程的物體，”韋斯特尼特說，“可能性是無限的。”昆蟲關節運動的影片可能在機器人技術中很有用，Lee 正在改進成像技術，以記錄每秒高達 1000 幀（而昆蟲電影中實現的是每秒 30 幀）。韋斯特尼特設想未來的醫學研究中，例如，可以觀察患有心臟缺陷的小鼠，以更好地瞭解心血管疾病。“任何顯微成像技術的進步，”他評論道，“最終都將用於醫學。”