Researchers from the University of St Andrews have uncovered the surprising mechanics behind the wriggle of the red flour beetle, findings which could help combat infestation and threats to food security.
圣安德鲁斯大学的研究人员发现了红面粉甲虫扭动背后令人惊讶的机制，这一发现可能有助于对抗虫害和对粮食安全的威胁
据估计，发展中国家20%的面粉和谷物库存每年都会受到红面粉甲虫和类似害虫的侵扰和破坏，世界其他地区也有9%的库存。然而，直到现在，人们还不知道这些甲虫是如何或为什么如此有效地挖洞的
这些新发现可能会改变未来应对虫害的方式，并激发机器人技术的新想法
这项研究今天发表在《实验生物学杂志》上，由四年级本科生Bella Xu Ying牵头，与心理学和神经科学学院的Maarten Zwart和Stefan Pulver博士合作
研究小组发现，红面粉甲虫（Tribolium castaneum）幼虫在纸张和纸板等粗糙的纤维表面上表现最佳。在这些基质上，幼虫使用从后面开始向前移动的波浪状行走模式，提供了效率和灵活性
当幼虫遇到更苛刻的条件时，比如陡坡或需要挖隧道进入面粉（一种关键的食物来源），它们会通过在身体后部部署称为pygopods的微小结构来控制和稳定自己，从而改变策略
幼虫在不同基质（白纸和1%琼脂糖）上的自然运动。来源：《实验生物学杂志》（2025）。DOI:10.1242/jeb.250015进一步的实验表明，破坏幼虫前后身体部分之间的神经连接严重阻碍了它们攀爬和隧道的能力。这一发现突显了后腹部结构在适应环境挑战方面的关键作用，并表明它们需要尾巴来侵扰食物库
第一作者Bella Xu Ying说：“很少有人会给你一张白纸，告诉你‘没人知道这东西是怎么动的，去看看吧！’。这给了我们很大的自由度，让我们可以提出问题，既可以满足我们作为运动系统神经科学家的好奇心，也可以发现可以为可持续农业的新实践提供信息的基础性结果。
“未来，我们很想知道什么类型的神经元和分子连接它们的大脑、腿和地鼠，以帮助开发更具体的方法来抑制它们的侵扰，而不会损害作物本身。”。Zwart博士说：“深入研究红面粉甲虫幼虫的世界，发现它们适应艰难、不断变化的环境的优雅方式，这令人兴奋。”。我们的工作不仅揭示了一种非凡的神经和生物力学策略，还暗示了令人兴奋的新方法来提高粮食安全和设计敏捷的仿生机器人。“
控制、模拟和切断幼虫在平坦平台上爬行和攀爬悬挑平台。在悬挑上，控制和模拟显示在被切断的情况下种植地鼠。来源：实验生物学杂志（2025）。DOI:10.1242/jeb.250015Pulver博士说：“这是圣安德鲁斯大学学生主导的跨学科研究如何产生超越苏格兰的见解和影响的一个很好的例子。”。“
这项工作表明，即使是小昆虫也有复杂的运动策略来克服具有挑战性的环境。据估计，全球因红面粉甲虫等害虫造成的粮食损失约占五分之一，了解这些运动策略为许多领域的发展提供了令人兴奋的潜力