說起雞母蟲，相信各位喜歡大自然的朋友都對他不陌生，若家中有在種菜的話，應該時常可以在翻土的時候找到牠的身影。在過去的農業社會裡，雞母蟲被視為是會啃食作物根莖的害蟲，因經常會在田地裡被母雞啄食之而得名。
相較於獨角仙或鍬形蟲那雄壯威武的成蟲姿態，雞母蟲那蠕動的身軀和住在黑暗的習性使得大多數人並不會很喜愛牠，也因此我們普遍對牠們在地底下的挖洞蟲生不太了解。
但最近，日本的研究團隊首次觀測並記錄了這些地下居民在土中的活動方式，並可能為未來仿生機器人的開發提供了更多的選擇。
雞母蟲是什麼?
雞母蟲又稱作蠐螬（grub），泛指金龜子總科的幼蟲，棲息於腐植土或朽木中，因為其成蟲華麗多樣的外觀，曾帶動一股不小的飼養風潮。儘管順著這股風潮，使得許多物種在飼養技術和生活習性的了解上有了大幅的進展。
蠐螬（grub），即俗稱的雞母蟲。圖/pixabay
但因為雞母蟲作為不見天日的土中居民裡的一員，我們對他在土中的活動方式還是知道的不多。
舉個例子，以體型較大且幼蟲土棲的獨角仙Trypoxylus dichotomus而言，相較於蚯蚓因有著細長的身體，可靠著重複蠕動來在土中鑽孔穿梭，其雞母蟲的身體就顯得過於肥大，若以終齡幼蟲的身體截面積來看，幼蟲所受到來自土壤的阻力可接近蚯蚓所受阻力的100倍。此外，雞母蟲圓頓的頭部，還有短小的附肢也都不利於在土壤中的挖掘。
獨角仙Trypoxylus dichotomus 圖/wiki
水槽中的「挖掘」作業
考慮到了土壤阻力的問題，大阪大學大學院生命機能研究科的大學院生(等同於我們這邊的研究生)足立晴彦推測，獨角仙幼蟲跟蚯蚓若在相同的環境中，彼此的挖掘模式一定會有所不同。
於是他與他的團隊進行了首次雞母蟲在土中活動的模擬實驗，實驗選用的是大型較好觀察的獨角仙Trypoxylus dichotomus 之幼蟲。
在一開始，使用可平面觀察幼蟲挖洞的玻璃水槽，並在其中裝填不同程度壓實的泥土。但使用泥土的問題很快便出現了，因為泥土會蓋住幼蟲，使得幼蟲在進入土中便難以觀察。於是足利與他的團隊便開始尋找其他可符合土壤特性又可滿足觀察所需的材料。
在土中的觀察，上為緊實的土壤，下為鬆散的土壤，可看出兩者運動模式的差別 圖/原始文獻
在嘗試了各種不同的材料和方法後，最終研究團隊使用了不同粗細的紙製吸管來模擬軟硬土的環境，其機制是透過吸管重疊的方式和摩擦力的不同，模擬出不同緊實程度的土壤環境。
當吸管直徑越小，排列越密集，從而產生更多摩擦力並形成較硬的環境，當直徑越粗則反之。而選擇紙製吸管則可避免塑膠吸管光滑表面造成的影響。
改成採用粗細不同的紙吸管 圖/原始文獻
是在挖洞還是轉圈圈?
不論是在泥土或吸管的實驗，結果都發現，在泥土鬆軟的情況下，幼蟲會進行如同蚯蚓一般的直線型蠕動，而在緊實泥土的情況下，則會進行一邊旋轉一邊反覆往回挖掘的方式運動(pivot movement)。
顯然，旋轉運動的有無與挖掘的速度有關，幼蟲是否進行旋轉運動似乎會隨著周圍環境而變化。在旋轉過程中頭部向下轉動時，幼蟲的體形從C形變為直線形。
實驗結果，以幼蟲體側氣孔位置的改變來作為移動標準。 圖/原始文獻
因此研究團隊推測，這種形狀的變化可能會踢出土壤並幫助（幫助）向下運動，但是否為真還有待實驗證實。
至於幼蟲為什麼會進行旋轉運動，研究團隊認為可能的原因有兩種：
1.幼蟲可能原本想繼續進行直線挖掘，但因為感覺到土壤緊實而選擇捲曲轉向(被動改變)。
2.幼蟲感覺到土壤緊實而主動改變運動方式
目前，足立與他的團隊正嘗試與研究機器人的學生合作製造幼蟲型機器人，來驗證上述假設的可能性。
運動模式示意圖 圖/原始文獻
未來展望&延伸問題
現在有許多的挖掘機器人的開發都應用了動物的挖掘能力，像是蚯蚓、貝類等，獨角仙幼蟲的挖掘模式或許可以作為一個可能的選項。
研究團隊也希望未來可以應用在農業技術上，來解決日本農業人口減少、廢棄農地增加的問題。
而獨角仙幼蟲的身體結構和挖掘運動方式，也可以與其他甲蟲幼蟲進行比較，從而發展相關的Eco-Evo-Devo(Ecology、Evolution、Development)研究；旋轉的頻率、方向、位置等資料，則可應用於神經行為學領域(neuroethology)。
最後，是否其他雞母蟲也會和獨角仙有一樣的運動模式呢?在朽木中生活的鍬形蟲是否也會因應環境而進行旋轉運動呢?
依照昆蟲那高度的多樣性和各種特化的構造，這就有待未來更多的實驗和研究來確認了。
心得
閱讀越多文章，才會發現其實到處都有可以研究的題目，尤其是現在這個跨領域的時代，很多過去沒人關注的小東西都可能帶給研究人員巨大的啟發。
本篇論文的作者就是以研究獨角仙為主的研究者，特別是獨角仙犄角的結構。這次幼蟲的實驗雖然看似簡單，但要找到泥土的替代物肯定是試過了非常多的材料，並失敗了非常多次才找到紙吸管當替代品。
希望未來能真的看到以此為基礎製造出來的機器人活動，想必可以解開其他甲蟲幼蟲在運動方面的相關議題。
這是第一次寫這種生物力學相關的文章，有錯還請各位指正，謝謝
原始文獻：
Adachi, H., Ozawa, M., Yagi, S. et al. Pivot burrowing of scarab beetle (Trypoxylus dichotomus) larva. Sci Rep 11, 14594 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-93915-0
參考資料：
達人
