金属加固蝎子进化出杀戮

粗尾蝎（Parabuthus raudus）。Parabuthus蝎的毒液起效迅速，因此它们不需要过多依赖钳子来捕捉猎物。 图片来源：Peter Webb，保留部分权利（CC-BY-NC）

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：蝎子是经过数百万年进化磨练出的猎手。有装甲外骨骼、强有力的钳子、有毒的毒刺——几乎所有解剖结构都有助于捕猎昆虫、小型哺乳动物和爬行动物，或防御蛇和鸟类。但多年来，昆虫学家一直意识到节肢动物生物学中的一种潜在秘密武器：金属加固。

研究人员此前在估计的3000种已知蝎子的外骨骼中至少检测到微量金属。与此同时，专家们对这些金属的分布和浓度也持不确定态度。

澳大利亚昆士兰大学环境科学家萨姆·坎贝尔在一份声明中解释道：“我们知道金属能增强某些物种武器库中的武器，但我们并不知道是否所有蝎子的武器都含有金属。”

黄脂尾蝎（Androctonus australis）尾端的背散射电子（BSE）扫描电子显微镜（SEM）。尾刺（telson）也存在类似的浓缩对比，突出金属的存在。还有一条清晰的线，我们称之为浓缩过渡带，金属浓缩突然结束。在msueuum和野生标本中，刺针被证明会在该区域或附近断裂。图片来源：Sam Campbell/史密森博物馆保护研究所 JEOL

答案可能在于它们依赖毒刺和钳子。有些蝎子物种更擅长使用有毒的倒钩而非爪子，而另一些则采取相反的策略。坎贝尔及其同事推测，微量金属分布可能对应于一个物种更喜欢其螫刺或钳子。

在华盛顿特区国家自然历史博物馆攻读史密森学会奖学金期间，团队利用高分辨率电子显微镜和X射线分析等微分析方法，研究了18种不同蝎子的标本。他们发表在《皇家学会界面期刊》上的研究发现，钳子和刺确实含有金属浓度。

“国家自然历史博物馆庞大的蝎子收藏使我们能够分析多种蝎子物种的金属富集，比以往任何研究都多，”博物馆保护研究所的研究科学家兼研究合著者爱德华·文森茨一世表示。

结果揭示了蝎子中一对明显的金属层。刺针的针尖通常含有大量锌，随后覆盖一层锰。钳形的分布也类似。在称为跗骨的可移动部分，坎贝尔团队在爪子的切割边缘精确定位了锌或锌铁的混合物。

一张X射线光谱图像叠加在扫描电子显微镜图像上，显示了一只亚利桑那沙漠金蝎（Hadrurus arizonensis）钳子上的齿状结构（爪子“牙齿”）。光谱图像显示，除了磷（绿色）和碳（蓝色）外，齿中锌（红色）也选择性富集。图片来源：史密森博物馆保护研究所

然而，每种金属的作用并不完全符合研究人员的假设。虽然他们预测更强壮、更具压碎力的钳子含有更多锌，但通常与刺结合使用的细长爪子中锌含量更高。

坎贝尔说：“这表明锌在硬度之外还有作用，可能在耐久性中起更大作用。”“毕竟，长爪需要抓住猎物，防止其逃跑，然后才被毒液注射。这是一个有趣的发现，因为它表明武器的使用方式与支撑其的金属的特定性质之间存在进化关系。”

团队的发现对理解节肢动物和昆虫的更广泛世界具有重大影响。蝎子绝不是唯一将微量金属融入解剖结构的生物。通过为未来分析奠定清晰基础，研究人员可以研究这些进化适应在蜜蜂、黄蜂、蜘蛛及其他动物中可能的表现。

文森齐补充道：“我们采用的微观尺度方法使我们能够极为细致地识别出单个过渡金属，展示了大自然如何巧妙地在蝎子武器中改造这些金属。”