イチジクのスズメバチによる退屈の基質の生体力学

多様な注文の雌の昆虫は、卵を堆積させるために基板に穴を掘りました。このような昆虫は、産卵剤がそれ自体を破壊せずに浸透できる適切な基質の選択を含む、産卵を成功させるために、いくつかの生体力学的課題を克服する必要があります。多くの場合、昆虫は、捕食を避けるために産卵剤を迅速に撤回する前に、目的の場所に卵を供給するために、基板内の産卵剤を操縦および操作する必要がある場合があります。女性の寄生バチのイクヌモニドズブスの場合、このプロセスは生涯に複数回繰り返されるため、産卵装置が骨折と疲労に耐える能力をテストします。これらの課題に耐えるために、女性のイクネモノイドスズメバチの産卵装置はどのような特定の適応をしていますか？この質問に対処しましたが、寄生虫と花粉媒介者のイチジクスで構成されるモデルシステムを使用しました。まず、寄生虫の卵巣の先端が、受粉者の産卵器の滑らかな形態とは異なり、亜鉛で優先的に濃縮された歯のような構造を持っていることを示します。化学種の検出と機械的変形の検出に役立つ可能性が高い寄生虫産卵剤先端に存在する感覚症について説明し、基質内の微小環境のサンプルについて説明します。第二に、原子間力顕微鏡を使用して、寄生虫の先端領域は、寄生虫および花粉媒介者の産卵器の腹部に近い領域と比較して、より高い弾性率を持っていることを示します。最後に、基板退屈中にハチを撮影するためにビデオ撮影を使用し、産卵剤の座屈を分析して、基板退屈に必要な力を推定します。一緒に、これらの結果を使用すると、寄生類のイクヌモニドスズメバチで退屈な基質の根底にある生体力学的原理を説明することができます。このような研究は、外科的ツールの生体模倣設計や、硬い基質を駆け抜けるための新しいメカニズムの使用に役立つ可能性があります。

Female insects of diverse orders bore into substrates to deposit their eggs. Such insects must overcome several biomechanical challenges to successfully oviposit, which include the selection of suitable substrates through which the ovipositor can penetrate without itself fracturing. In many cases, the insect may also need to steer and manipulate the ovipositor within the substrate to deliver eggs at desired locations before rapidly retracting her ovipositor to avoid predation. In the case of female parasitoid ichneumonid wasps, this process is repeated multiple times during her lifetime, thus testing the ability of the ovipositioning apparatus to endure fracture and fatigue. What specific adaptations does the ovipositioning apparatus of a female ichneumonoid wasp possess to withstand these challenges? We addressed this question using a model system composed of parasitoid and pollinator fig wasps. First, we show that parasitoid ovipositor tips have teeth-like structures, preferentially enriched with zinc, unlike the smooth morphology of pollinator ovipositors. We describe sensillae present on the parasitoid ovipositor tip that are likely to aid in the detection of chemical species and mechanical deformations and sample microenvironments within the substrate. Second, using atomic force microscopy, we show that parasitoid tip regions have a higher modulus compared with regions proximal to the abdomen in parasitoid and pollinator ovipositors. Finally, we use videography to film wasps during substrate boring and analyse buckling of the ovipositor to estimate the forces required for substrate boring. Together, these results allow us to describe the biomechanical principles underlying substrate boring in parasitoid ichneumonid wasps. Such studies may be useful for the biomimetic design of surgical tools and in the use of novel mechanisms to bore through hard substrates.