摄影:MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS
“便携盔甲”外骨骼
外骨骼是保护节肢动物的坚硬外壳,比如昆虫、甲壳类动物和蜘蛛等;而外骨骼的最大“缺点”就是刚硬不柔韧。
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生长在拉丁美洲和加勒比地区的大力神甲虫 (Dynastes Hercules) 有非常坚硬的外骨骼,雄性长着两个长长的角,用来争夺雌性;雌性也更青睐角较长的雄性,认为这是强壮健康的标志。
本图来源:AMNH.ORG
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摄于1910年左右,大腹海马的X光照显示了它们美妙的外骨骼
摄影:EDWARD CHARLES LE GRICE, LE GRICE
甲壳是最漂亮的外骨骼之一,它可以保护贝壳、扇贝、螺等软体动物的安全。软体动物组织的外层被称为外套膜,能够分泌蛋白质和矿物质,形成独特的“骨骼庇护所”。
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当龙虾变得越来越大时,必须脱壳;而新壳完全变硬需要几周时间,在此期间龙虾最为脆弱。
本图来源:LENSCLOUD
敏捷与轻便,软骨内骨骼
许多有内骨骼的脊椎动物、包括人类(如鼻子和耳朵),都有软骨;在发育早期,大多数哺乳动物胎儿都有软骨骨骼,它们会慢慢骨化成硬骨。软骨是一种强壮、灵活的组织;由于它们比一般骨头轻,所以可以让诸如鱼类等生物毫不费力获得更快速度。
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这只板鳃亚纲 (Elasmobranchii)的背棘鳐 (Thornback ray)通体软骨
摄影:SCIENCE PHOTO LIBRARY
剑桥大学的科学家研究发现,虽然大多数海鱼都有骨头,但有些古老的鱼种——鲨鱼、鳐鱼和魟的骨骼完全由软骨构成;这些鱼的皮肤上还保留着被称为“真皮齿”的小尖鳞,与牙齿惊人相似。2017年的一项研究发现,一种鳐鱼的真皮齿起源于与牙齿相同的细胞,这是一种有纹理的鳞片,当它们排成一条直线时,这些鳞片减少了阻力,提高游泳速度。
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长期以来,人们一直认为现代鲨鱼,是由尚未进化出骨骼的原始祖先进化而来的;而2015年,科学家宣布在3.8亿年前的鲨鱼化石中发现了骨细胞,这表明鲨鱼可能曾经有过骨头,但后来进化成了较轻的软骨。
本图来源:NEWSWEEK
流体静力骨骼,“骨了个寂寞”
流体静力骨骼,是无脊椎动物体内充满液体的圆柱或腔体,包括水母、扁虫、线虫和蚯蚓等环节动物。北卡罗莱纳大学的生物学家Bill Kier解答了流体静力骨骼的形成:肌肉和结缔组织在体内形成了坚硬的体壁,从而具有了骨骼的效用。
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Bill Kier说,蚯蚓体腔充满玫瑰色的体液,本质上就像血液一样。它们的身体是分段的,这样就可以独立扩张和收缩肌肉,产生运动波,在地面上蠕动。
摄影:JOEL SARTORE
在2003年的一项研究中,Kier和同事Jennifer Taylor发现,在脆弱的脱壳期间,蓝蟹类体内的水压大大增加,这使蟹类像长出“流体静力骨骼”一般;大约三天后,新形成的外骨骼足够坚韧,蓝蟹体内也恢复原状。也就是说蓝蟹在它们处于脆弱状态时,可以从外骨骼切换到临时的流体静力骨骼状态。
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图为脱壳期的蓝蟹
摄影:TYLER METCALFE
骨头也太神奇了吧!
一些脊椎动物,尤其是雄性动物的骨头居然会发光——
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科学家发现有两个属的变色龙的骨头能发出荧光:睫变色龙(Brookesia superciliaris),它们有四层纤薄的皮肤,每层都含有不同的色素,能够帮助其改变体色。当科学家们用紫外线照射变色龙时,它们头骨上的骨疣发出了荧光,且荧光能够穿透皮肤。
摄影:DAVID PRÖTZEL
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Brookesiathieli dorsal