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为什么哺乳动物是血肉之躯,昆虫却是汁水之躯?

拉丝机
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这个问题,我们先从哺乳动物的血,和昆虫汁儿开始说起

我们血液之所以是红色,是因为血红蛋白——一种含铁的蛋白质,负责把氧气从肺部运到全身各处。

铁和氧气结合时就变红了。

那昆虫呢?

它们体内的液体叫血淋巴。

既像血,又像淋巴,但都不完全是。

血淋巴里没有血红蛋白,所以是透明的。有时候带点淡黄色或绿色。

血淋巴主要运输营养物质。

那昆虫怎么呼吸?

它们有一套独立的呼吸系统,叫气管系统

空气从身体表面的小孔直接进入。

然后通过密密麻麻的管道送到每个细胞。氧气通过遍布身体的气管网络直接送达组织。

但这种差异是怎么来的?

我们需要看看进化的历程

大约5亿年前,脊椎动物开始使用血红蛋白运输氧气。[1]

血红蛋白的出现改变了脊椎动物的进化方向。

有了高效的氧气运输,脊椎动物就能长得更大、支持更复杂的器官、进行更快更复杂的新陈代谢过程。

昆虫则选择了另一条路,它们完善了气管系统。

这种设计也很成功,不然昆虫怎么成为地球上数量最多种类最丰富的动物群体(种类比所有其他动物加起来还多)

但气管系统有个限制——不适合大型动物,气体扩散有物理极限。

所以昆虫一般都比较小。

哺乳动物没有这个问题吗,血液可以把氧气运到全身各处。所以能长得很大。

但,别小看这个血淋巴系统

也是很牛的。

比如压力调节,从而实现汁水的流量控制

研究发现,昆虫能通过功能性区室化来控制血淋巴流动,腹部运动时压力可以比胸部高62%。[2]

再比如免疫功能。

昆虫的免疫细胞会聚集在心脏周围。这种现象在所有昆虫类群中都存在。[3]

和我们的免疫器官有异曲同工之处。

不同昆虫的血淋巴成分也会有差异,除了普遍含有高浓度的氨基酸、蛋白质和糖类以外,有些昆虫为了抗冻,血淋巴里还会有防冻剂,比如甘油,这样就能在严寒中生存。

拓展

除了昆虫的绿色或淡黄色外

有些节肢动物用铜基蛋白运输氧气,“血液”是蓝色的。

比如鲎

参考

  1. ^Sjaak Philipsen, Ross C. Hardison, Evolution of hemoglobin loci and their regulatory elements, Blood Cells, Molecules, and Diseases, Volume 70, 2018, Pages 2-12,
  2. ^Pendar, H., Aviles, J., Adjerid, K. et al. Functional compartmentalization in the hemocoel of insects. Sci Rep 9, 6075 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-42504-3
  3. ^Yan Yan, Julián F. Hillyer ,The immune and circulatory systems are functionally integrated across insect evolution.Sci. Adv.6,eabb3164(2020).DOI:10.1126/sciadv.abb3164
高sir
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