有時(shí)候推翻一個(gè)舊的假設(shè)和證明一個(gè)新的假設(shè)一樣重要。在發(fā)表在《自然》(Nature)期刊的一篇新論文中，卡桑德拉g Extavour做到了這兩點(diǎn)，同時(shí)幫助創(chuàng)建了一個(gè)工具，使類似的大數(shù)據(jù)研究能夠向前推進(jìn)。

在《昆蟲卵大小和形狀是隨著生態(tài)而進(jìn)化的，而不是發(fā)育速度》中，生物與進(jìn)化生物學(xué)、分子與細(xì)胞生物學(xué)教授和她的團(tuán)隊(duì)分析了大量的數(shù)據(jù)，以揭穿關(guān)于昆蟲卵未經(jīng)驗(yàn)證的假設(shè)。

昆蟲卵構(gòu)成了地球上大多數(shù)動(dòng)物物種，如果你把所有不同種類的動(dòng)物加起來(lái)，其中80%以上是昆蟲。無(wú)論你想要測(cè)量什么（物種的數(shù)量，生物的數(shù)量，地球上的生物質(zhì)量）節(jié)肢動(dòng)物。多年來(lái)，許多未經(jīng)檢驗(yàn)關(guān)于昆蟲卵和其他動(dòng)物卵的想法被允許繼續(xù)存在。例如，一個(gè)流行的假設(shè)是，存在某種普遍的比例定律，這意味著某些雞蛋形狀只能存在于某些大小。其他一些假說(shuō)則試圖將雞蛋的形狀和大小與特定生物學(xué)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。

例如，更大的雞蛋傾向于被拉長(zhǎng)，以便更容易從母親的身體中擠出來(lái)，或者更大的雞蛋需要更長(zhǎng)時(shí)間發(fā)育。對(duì)于Extavour來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)關(guān)鍵的起點(diǎn)，她在自己的家鄉(xiāng)多倫多讀本科以來(lái)，一直專注于動(dòng)物的發(fā)育。如果我們看數(shù)據(jù)，這些流行的假設(shè)是否站得住腳，而快速的答案是，他們中的許多人沒(méi)有。在所有昆蟲中，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有普遍的鱗屑，沒(méi)有特定形狀的卵限制到特定的尺寸，也沒(méi)有證據(jù)表明較大的卵需要更長(zhǎng)時(shí)間發(fā)育。

盡管相關(guān)的昆蟲更有可能擁有相似的卵，但就像Extavour所說(shuō)的那樣，即使是基因相似的想法也是“脆弱的”。科隆大學(xué)動(dòng)物研究所的齊格弗里德·羅斯對(duì)這項(xiàng)研究發(fā)表了評(píng)論：僅這些發(fā)現(xiàn)就具有開創(chuàng)性。觀察結(jié)果表明，幾乎沒(méi)有任何限制，即沒(méi)有內(nèi)在的(物理)規(guī)律，把發(fā)育模式、速度與雞蛋的特定大小和形狀聯(lián)系起來(lái)。除了反駁這些假設(shè)，還發(fā)現(xiàn)，其他因素（比如昆蟲的棲息地或產(chǎn)卵地）可能比之前認(rèn)為發(fā)揮更大的作用。

這些因素加在一起作為生態(tài)學(xué)，可能比親本昆蟲的系譜更重要。蜻蜓和蚊子不是彼此的近親，然而，在水中產(chǎn)卵的蜻蜓產(chǎn)下的卵比其他蜻蜓的卵更小、更圓，形狀和大小也更接近蚊子。這些產(chǎn)水的昆蟲“真的一點(diǎn)關(guān)系都沒(méi)有”。然而它們都有相同的行為，它們獨(dú)立于彼此進(jìn)化而來(lái)。作為一名研究胚胎的發(fā)育生物學(xué)家，我覺得這真的很令人興奮，由于她的工作重點(diǎn)是DNA的表達(dá)和生殖細(xì)胞的發(fā)育，Extavour認(rèn)為這項(xiàng)研究為她指明了前進(jìn)的道路。

這給了我一些具體的數(shù)據(jù)，可以用這些數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試關(guān)于雞蛋的形狀和大小可能如何影響雞蛋內(nèi)部胚胎發(fā)育的假設(shè)。在實(shí)驗(yàn)室里開發(fā)用于檢測(cè)大量數(shù)據(jù)的尖端工具無(wú)疑也會(huì)幫助其他人。該團(tuán)隊(duì)定位并數(shù)字化了過(guò)去300年的3000多篇論文，將數(shù)百年前的筆記和圖畫變成了可搜索的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。搜索諸如“雞蛋大小”或“雞蛋形狀”之類的術(shù)語(yǔ)，找到了大約1700篇與昆蟲雞蛋有關(guān)的論文。

研究小組篩選出了大約10000個(gè)測(cè)量值，其中一些測(cè)量值是在18世紀(jì)手工完成的。這個(gè)龐大的數(shù)據(jù)集合是手工驗(yàn)證的，因?yàn)槿藗円呀?jīng)確定了昆蟲在進(jìn)化上是如何相互關(guān)聯(lián)的，可以問(wèn)這樣的問(wèn)題，‘所有的甲蟲卵都是相同的形狀或大小嗎?’”或者“蝴蝶蛋的形狀是這樣的嗎？”。就是這樣陷入這個(gè)問(wèn)題的，也是這樣收集信息來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這項(xiàng)研究是一項(xiàng)令人興奮、全面和發(fā)人深省的工作，Extavour和同事創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)社區(qū)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)寶貴的資源。

博科園｜研究/來(lái)自：哈佛大學(xué)

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1302-4

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