为什么波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员对蜣螂的饮食如此着迷？
生物学家Sofía Casasa澳门威尼斯人注册网站研究微小昆虫，以了解它们的大小、形状和结构是由基因还是饮食决定的
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科学家们把它称为食鳞甲虫——一种几乎在世界各地都能找到的角圣甲虫。但你可能知道它吃什么：便便。不管蜣螂还有什么优点——它们超级强壮，无与伦比的导航员，重要的植物种子传播者——它们就是无法改变自己在饮食选择上的名声。
在波士顿大学的实验室里，生物学家Sofía Casasa的盘子里装满了食Onthophagus，冰箱里装满了它们最喜欢的食物——从马萨诸塞州林肯的一个农场收集来的牛粪。作为进化发育生物学的专家，她正在澳门威尼斯人注册网站研究昆虫，以寻找生物体如何发育和生长的线索。卡萨萨的目标是了解生物体的外观——大小、形状、结构或形态——在多大程度上是由基因决定的，在多大程度上是由环境决定的，尤其是它吃什么。
对于蜣螂，她从一个问题开始：为什么有些蜣螂的角比其他的长？
波士顿大学艺术与科学学院生物学助理教授卡萨萨说：“了解身体部位是如何形成的，它们是如何生长的，为什么有些部位比其他部位长得多，这是我们都感兴趣的事情。”“这种情况发生在所有生物体中，无论是人类、狗还是苍蝇。了解环境如何影响我们的发展，我认为这真的很重要。”
在一个项目中，她混合了三种关系密切的蜣螂的饮食，看看它是如何影响它们的角生长的。每个品种的一批幼虫被喂食有营养的粪便，这些粪便是在夏天奶牛咀嚼茂盛的绿草时收集的。另一批则是冬季的粪堆，营养相对较差。
卡萨萨说：“所有物种都以体型来回应。”更多的营养物质显著地促进了甲虫的生长。但在其中一个物种中，巨大的体型也意味着过度的角生长。生物学家称这种对不同环境和条件的适应为表型可塑性。卡萨萨说，蜣螂是一个很好的澳门威尼斯人注册网站研究模型，因为它们可以表现出极强的可塑性——牛头蜣螂（Onthophagus taurus）的角就证明了这一点。在澳门威尼斯人注册网站研究中，草食牛头甲虫长出了又长又肥的角；它那吃干草的同伴长出了矮墩墩的小树枝。另一个物种的角大小根据饮食有更适度的差异；第三只不管吃什么都长不出角来。
为了弄清楚为什么这个物种对两种食物的反应不同，卡萨萨正在澳门威尼斯人注册网站研究甲虫的基因组。
“我们知道环境会影响生物体，所以我们正在分子水平上澳门威尼斯人注册网站研究这个问题。我们正试图了解哪些基因可能参与调节这种情况，”她说。“我们在这三个物种中使用一种称为RNA测序的技术，试图揭示调节物种是否具有夸大程度的可塑性或完全失去这种能力的遗传机制。”
通过RNA干扰，Casasa可以有效地关闭或下调基因。然后，她和她的团队可以重复他们的营养实验，看看会发生什么。“例如，如果我们看到一只通常有角的甲虫突然没有了角，那么我们就知道这种基因可能在形成角方面非常重要。”
她未来想澳门威尼斯人注册网站研究的一个领域是，更长的角似乎如何塑造甲虫的行为。
“长角的甲虫会为接近雌性而争斗；没有角的甲虫会使用更狡猾的策略，试图绕过体型较大的雄性，”卡萨萨说。“但我们并不真正了解调节这种行为的分子机制，也不了解这种行为与长大角之间的联系。”
她还计划将她的澳门威尼斯人注册网站研究扩展到一种被称为太平洋Pristionchus的蛔虫或线虫。和屎壳郎一样，这种一毫米长的生物的饮食也很可疑：它喜欢以腐烂的圣甲虫体内的微生物为食。但像卡萨萨这样的生物学家喜欢它，部分原因是像甲虫一样，它的基因组已经被完整地绘制出来，这使得他们能够仔细观察它的发育细节。
尽管卡萨萨承认，她的工作——经常去当地的奶牛场——可能是一个不寻常的话题开头（或者应该是停止？），但她仍然对甲虫着迷，她最初是作为一名对进化和生态学感兴趣的博士生开始澳门威尼斯人注册网站研究甲虫的。“你可以用它们做很多事情，”她说。“它们有一个非常有趣的行为生态学，但我们也可以在分子和发育水平上做很多事情。他们是完美的系统。”
观看上面的视频，看看卡萨萨在农场和实验室里的工作，看看这些甲虫的角能长到多大。
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