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昆虫生物矿物方解石盔甲首次被发现

        所谓生物矿物,有磷酸盐、钙酸盐等,广泛存在于动植物体内,如骨骼、牙齿、软体动物的壳、植物维管束等。生物矿物骨骼最早出现在5.5亿年前,到寒武纪早期,大多数现存后生动物门已经进化出基于生物矿物的防御结构,显然是为了应对不断增加的捕食压力,所涉及的矿物以及它们形成的生物结构是多种多样的。但是在最多样化的动物类群——昆虫中,生物矿化的碳酸钙仍然是未知的。
       在近期一篇发表于《
Nature Communications》的文章中,威斯康星大学麦迪逊分校细菌学系、威斯康星大学麦迪逊分校物理系、威斯康星大学麦迪逊分校地球科学系等研究人员报道了在切叶蚁主要工蚁的外骨骼上覆盖着一层富含镁的方解石盔甲,这种盔甲是由微小的晶体构成的曲面,在切叶蚁的外骨骼上连续分布,几乎覆盖整个珠被,而且会随着蚂蚁的成熟而发展。通过活体饲养和体外合成实验表明,表皮生物矿物晶体是蚂蚁自身产生的,而不是偶然从环境中沉淀或由细菌产生的,而且表皮蛋白会促进生物矿物的成核和生长。原位纳米压痕显示生物矿物层会显著硬化蚂蚁的外骨骼,所以在与其他种群的蚂蚁战斗时,装备了方解石盔甲的工蚁失去的身体部位比那些没有方解石盔甲保护的工蚁要少,而且更有可能存活下来。另外这层方解石盔甲也有助于保护昆虫免受致病微生物的感染。
       方解石盔甲在龙虾和其他海洋动物中很常见,但在昆虫中从未被观察到过,他们的发现为生物矿化在昆虫中的研究提供了重要的经验。(来源:QYIM & AMSC XJ QU编报)

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