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斑馬紋演化之謎:阻吸血昆蟲著陸!

2019/2/21 — 15:11

Tim Caro 與斑馬
Credit: University of Bristol

Tim Caro 與斑馬
Credit: University of Bristol

Tim Caro is a man of focus, commitment, sheer will. 到底要多愛斑馬紋(對,只是紋)才會研究斑馬紋廿年?還要研究到自己扮斑馬做實驗?我說的是斑馬博士 Tim Caro 。百多年來,生物學界都對斑馬演化出黑白相間紋理相當有興趣,甚至有多達 18 個假說解釋其出現。 Caro 多年來醉心研究斑馬紋,年前出版過《斑馬紋 (Zebra Stripes) 》一書否定某些說法,例如混淆捕獵者、調節體溫等等。

日前, PLOS One 就刊登 Caro 團隊最新的斑馬紋研究,發現斑馬紋在近距離可令吸血昆蟲難以著陸,從而達到減少被傳染病感染機會!

團隊這次由非洲回到英國進行研究,調查 3 隻被圈養斑馬,以及 9 隻單色馬匹與歐洲虻 (European tabanids) 的互動關係。

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團隊首先發現,虻在這兩種動物上空盤旋的比率相若,令 Caro 懷疑是否自己所相信的「斑馬紋抗蟲假定」都是錯誤。但在更深入分析虻的活動時,團隊卻從影片中發現,虻在想叮咬斑馬時無法減速著陸,相反更大部份時間是直接撞到斑馬身上,或飛越斑馬;而虻成功著陸斑馬身上比率是馬匹的四分之一。在 5.3 個小時的直接觀察中,團隊從未見過虻叮咬斑馬,但在 11 個小時內馬匹已被虻叮咬 239 次!

在另外 30 分鐘的觀察前,團隊為 9 隻馬穿上黑、白或模仿斑馬紋的外套,以了解紋理的影響。他們發現,僅有 5 隻虻能在穿上斑馬紋外套的馬身上降落,同一時間虻已在穿上黑或白外套的馬登陸 60 次。至於無被外套覆蓋的馬頭,則有同樣程度的叮咬。

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Credit: Tim Caro

Credit: Tim Caro

Caro 團隊認為,斑馬紋可能在近距離影響了虻的視覺系統,令後者在準備著陸時產生暈晃感。

團隊又發現斑馬會在多虻擾騷時主動跑走,或比馬匹有更多揮尾行為(速度也更快),防止虻叮咬自己。

這些演化與行為相信都可阻止虻傳播致命疾病到斑馬身上。在非洲,虻可傳播錐蟲病 (trypanosomiasis) ,受感染的動物或人會被改變生理時鐘,白天渴睡,夜晚無眠甚至精神亢奮;由於錐蟲寄生體內後會破壞神經系統,受感染者的身體協調日益變差,心腎功能也因此減低,嚴重者會最快於 3 個月內死亡。

雖然歐洲虻與非洲虻的行為有輕微出入,但 Caro 的團隊認為這無損研究的結論,斑馬紋的確會影響吸血昆蟲的較低象素視覺系統,達到驅蟲效用。至於為何只有斑馬有這種演化優勢?當然仍需深入研究,但至少我們現在知道斑馬紋可助業界發展驅蟲裝置,減少家畜受疾病感染機會。

又這個班馬紋擾亂虻視覺的新發現,只是對之前發現班馬有紋能減少蚊叮的進一步理解與觀察,仍未完全解釋到為何紋理又或怎樣的紋理能擾亂昆蟲,我相信 Caro 自己也很想知道這回事呢!

報告:
Caro, T., Argueta, Y., Briolat, S. & et al. (2019). Benefits of zebra stripes: Behaviour of tabanid flies around zebras and horses. PLOS One published 20 February 2019. doi: 10.1371/journal.pone.0210831

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