本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
這種漂亮的小小的熔金甲蟲最近在網際網路上廣為流傳,因為它不僅看起來與地球上任何東西都不一樣,而且還可以完全改變顏色。而且當它變色時,也同樣漂亮。
這就是金龜 (Charidotella sexpunctata,以前稱為 Metriona bicolor),一種微小的金屬北美昆蟲,屬於葉甲科 Chrysomelidae,其中包括跳蚤甲蟲、天門冬甲蟲和天牛。金龜,俗稱“金蟲”,體長約 5.0 至 7.0 毫米,喜歡食用甘薯和牽牛花等食物。
30 多年前,金龜成為第一種已知在交配過程中能夠快速變色的昆蟲物種。它們在受到捕食者干擾或驚動時也會這樣做。從那時起,人們發現其他種類的龜甲,例如巴拿馬龜甲 (Charidotella egregia),也具有相同的能力。可逆的顏色變化非常罕見,但在昆蟲中並非聞所未聞——在澳大利亞,蜻蜓屬 Austrolestes 和 蚱蜢屬 Kosciuscola 的雄性成員可以由於溫度變化而從黑色變為亮藍色。然而,使變色龜甲與眾不同的是,顏色變化是由它們控制的,以響應環境中的特定事件,例如被好奇的人類戳到或偶然遇到願意交配的伴侶。
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1979 年在《鞘翅目昆蟲學家公報》上發表文章,喬治城大學生物學教授愛德華·M·巴羅斯描述了他對金龜的交配和顏色變化進行調查的結果。巴羅斯從華盛頓收集了一堆龜甲,並將它們放在實驗室的培養皿中,餵養它們、繁殖它們並觀察它們的性習性。他不僅發現金龜的交配可能持續 15 到 583 分鐘,而且還觀察到它們在交配開始後兩分鐘內就會變色。那些最初是亮金色的甲蟲會變成帶有黑點的金色橙色,然後變成帶有黑點的棕橙色,而那些最初是暗淡橙色的甲蟲會變成金色。當巴羅斯輕輕地將甲蟲夾在手指之間並施加壓力時,也發生了同樣的變化。其他報告稱,這些甲蟲在交配或激動時會從金色變為閃閃發光的紅色。
金龜及其亞科中的其他一些物種能夠變色是由於一種光學錯覺。巴羅斯注意到,之前其他科學家對金龜顏色的觀察結果差異很大,從棕色和紫色到亮橙色或金色不等。“Metriona bicolor 有時在野外看起來呈綠金色,其顏色的亮點可能與來自其基質和其他附近物體的反射光有關。此外,根據視線的傾斜度,顏色從金色變為綠色甚至藍色,”他在論文中寫道。
2007 年,比利時納穆爾大學的研究人員發現了這種錯覺是如何產生的,他們研究了巴拿馬龜甲非常相似的金變紅的顏色變化。使用掃描和透射電子顯微鏡,他們看到這些甲蟲的透明外殼包含一個三層結構,每一層都由幾層緊密堆積的層組成,這些層覆蓋著奈米級凹槽的斑塊。這些層從底部最厚到頂部最薄,在它們下方是一層液態紅色顏料。當奈米凹槽充滿紅色液體時,它們會使這些層表面光滑,從而完美地反射光線,使巴拿馬龜甲呈現出金屬般的金色外觀。研究人員在《物理評論 E》中報道,當紅色液體從凹槽中排出時,作為對諸如激動或交配之類的刺激的響應,它“破壞了外殼的光學特性”,從而“無阻礙地看到了更深層的、有顏色的紅色基質”。金龜設法改變顏色並根據它們暴露在光線下而呈現不同外觀的方式可能與巴拿馬龜甲的做法有關。
關於這些甲蟲為什麼會以這種方式變色,人們知之甚少,但巴羅斯認為這與防禦和/或性訊號有關。他認為,對於那些從暗淡和斑點狀變為金色的甲蟲來說,它們可能是在向異性發出訊號,表明它們已準備好交配,因為在他的實驗中,那些未成熟到足以產生金色著色的甲蟲沒有交配。他還認為,金色的金屬質感可能會使鳥類更難看到它們,這是由於眩光造成的。巴羅斯還認為,對於那些從金色變為橙色和斑點狀的甲蟲來說,它們可能是在模仿瓢蟲,為它們提供了一種“人多勢眾”的防禦形式,因為鳥類無法分辨出它們之間的區別。即使對於那些從金色變為橙色而沒有任何斑點的金龜來說,情況也是如此,因為在某些棲息地,巴羅斯發現它們與無斑點瓢蟲 (Cycloneda munda) 並排生活。當他在實驗室中測試了一隻以前從未接觸過這兩種昆蟲的鳥時,這隻鳥發現金龜很美味,但無斑點瓢蟲卻很難吃,因此,也許這種顏色變化是我們在 Heliconius numata 蝴蝶中看到的 貝茨擬態的例子,其中一個物種模仿另一個不同的、味道不好的物種,以欺騙捕食者讓它們獨自離開。
哦,我有沒有提到金龜的幼蟲透過將舊皮和糞便物質粘在它們的肛叉上(也稱為糞便陽傘)來形成盾牌以保護自己?一個有肛叉的東西怎麼會如此漂亮?
對於類似漂亮的昆蟲,請檢視 Ferris Jabr 關於半透明寶石毛蟲的帖子。它們令人難以置信。