科学家是怎么发现昆虫的，美国科学家发现昆虫

研究示意图。

(记者刁)中国南方科技大学教授魏启和、研究助理教授江淼与美国肯特州立大学教授马修·莱纳特(Matthew Lehnert)合作，在研究蝴蝶和飞蛾时发现了一种新的昆虫呼吸机制。相关研究成果近日发表在《当代生物学》上。

蝴蝶和飞蛾属于鳞翅目。它们有一个卷曲可延伸的喙，用来收集花蜜和给花授粉。喙长从几毫米到30厘米的巨大差异反映了蝴蝶和飞蛾物种之间的多样性。

人们对鳞翅目鸟喙的研究可以追溯到达尔文时代。鳞翅目昆虫不同长度的喙是一个巧妙的软件驱动器和微流体系统。微流控系统要解决的一个难题是随着尺寸的减小，流动阻力急剧增加。Lehnert团队之前的研究发现，鳞翅目昆虫的喙巧妙地利用瑞利-高原不稳定性创造了一个液体桥，只需要很小的压差就可以有效地运输花蜜。

化石研究表明，3亿年前地球上存在巨虫时代，巨虫生存的物理条件是克服氧气传输的距离。一直认为昆虫的呼吸系统是通过胸腹部的阀状小孔吸入氧气和排出二氧化碳，通过微型气管网络将呼吸气体传输到全身。蝴蝶和飞蛾的喙中分布着两根微管，直径约50微米。如何将氧气和二氧化碳输送超过30厘米的距离，是一个值得研究的问题。

齐威及其团队和合作者通过X射线成像和电子显微镜观察蛾的喙，发现喙中有许多直径为1微米的微孔，可以与外界交换氧气和二氧化碳。传播机制主要是扩散。同时，研究小组发现，微孔的密度与喙的长度和喙中肌肉的体积成正比。

据研究团队介绍，昆虫的气管具有超疏水性，有助于呼吸。这是一种全新的呼吸气体交换机制，证明了限制昆虫器官大小的物理因素是交换氧气和二氧化碳的能力，为该领域的研究提供了新的思路。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.06.014