科学探索|较大的动物如何承担“制造”和维持不成比例的“大型武器”的能量成本？较大的动物如何承担“制造”

据外媒报道，尼泊尔人钱德拉·巴哈杜尔·唐吉（Chandra Bahadur Dangi）以54.6厘米的身高保持着世界上最矮成年人的记录。而“世界第一高人”是土耳其农民苏尔坦·科森（Sultan K?sen），他的身高是2.52米，是唐吉的近五倍。在自然界中，单一物种雄性之间的尺寸差异并不罕见，但在一篇新的论文中，来自史密森尼热带研究所（STRI）、奥克兰大学和亚利桑那大学的一个团队发现了一个雄性甲虫的案例，它们不仅在尺寸上差异极大，而且还为进化生物学中长期存在的难题提供了一个答案：大型动物如何能够承担“制造”和维持不成比例的“大型武器”的能量成本？

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世界上几乎每四个物种中就有一个是甲虫：到目前为止，科学家已经确定了大约35万个甲虫物种。雄性新西兰长颈鹿象鼻虫Lasiorhynchus barbicornis，被认为是世界上最长的甲虫，但当研究人员测量最小和最大的甲虫的重量差异时，他们感到很惊讶。
STRI的Earl S. Tupper研究员Ummat Somjee说：“当我第一次看到最小的和最大的雄性甲虫的重量时，我以为有人犯了一个错误。但是我们再次对它们进行称重，得到了相同的结果。最大的雄性甲虫比最小的雄性甲虫大30倍。这是我们所知道的世界上任何甲虫物种中最大的成年体型范围。”
就像许多其他拥有“战斗武器”的动物（如长着獠牙的大象和长着角的羚羊）一样，雄性长颈鹿象鼻虫的脖颈被用于与同性进行争斗，赢得雌性的芳心。但是，当巨大的雄性甲虫争夺上面的位置时，一只最小的雄性甲虫可能会在脚下偷袭，使雌性受孕。因为这两种交配策略都会产生后代，所以大的雄性和小的雄性甲虫都持续存在。
【科学探索|较大的动物如何承担“制造”和维持不成比例的“大型武器”的能量成本？】在热带森林中，每一点能量的消耗都可能意味着生与死的区别。Somjee对能源的经济性非常着迷--他从昆虫身上寻找灵感。雄性长颈鹿象鼻虫，实际上体现了能量的权衡。大雄性甲虫的脖颈比小雄性的脖颈大很多：所以乍一看，大雄性甲虫似乎比小雄性甲虫在其“武器”上投入相对更多的材料和能量。但情况真的是这样吗？
Somjee与新西兰甲虫专家Chrissie Painting合作，对甲虫“武器”的经济性进行了仔细研究。为了测量大雄性和小雄性甲虫使用多少能量，他们把它们分别放在小房间里，测量它们的耗氧量。他们发现，与较小的雄性甲虫相比，较大的雄性甲虫支付的成本更低，而不是更高--以它们体内每克组织的能量计算。这些大型雄性动物如何携带相对较大的“武器”，并且仍然付出较低的相对代谢成本？

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"大雄性甲虫就像非常省油的汽车--甲虫世界的普锐斯（燃油效率每加仑58英里）--而小雄性甲虫则更像劳斯莱斯幻影轿跑车（燃油效率每加仑14英里）。大型雄性动物怎么会有如此高的能源效率，而且还能承担大型武器的额外能源成本？"Somjee说。
他们发现，这个秘密在于“武器”本身的结构。小脖颈是由高比例的活体组织构成的，这种组织的维护成本相对较高，就像我们的肌肉一样，但是大脖颈是由高比例的角质层构成的，就像我们头发和指甲中的角蛋白一样，这种组织的维护成本要低得多。因此，大雄性动物实际上是用较少的能量来维持其不成比例的“大武器”，而小雄性动物则是用较少的能量来维持其“小武器” 。