《Nature》：3D打印仿生昆虫帮助科学家绘制自然界拟态的极限

2025年7月7日，南极熊获悉，来自诺丁汉大学的研究人员开发出一种3D打印方法，可以打印外型逼真、色彩精准的昆虫模型，用于生物学研究。

相关研究以题为“Mapping the adaptive landscapeof Batesian mimicry using 3D-printed stimuli”的论文发表在《Nature》期刊上。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09216-3

研究团队由工程学院的Ruth Goodridge教授和Mark East领导，与生物学家Christopher Taylor、Tom Reader、John Skelhorn和Francis Gilbert合作，创造了逼真的人工猎物。打印的模型可以复制现有物种，并生成具有新形状和颜色图案组合的假设变体。

△图片来源：汤姆·里德

研究团队在剑桥附近一片占地16.8公顷的马丁利林地（Madingley Wood）进行了实地试验，该林地自21世纪初以来一直作为鸣禽研究地点。2022年10月至2023年2月期间，研究人员每周访问该地点两到三次，操作六个喂食站，这些喂食站配备了盖子盖着的食盘，食盘上印有不同的3D打印猎物模型。这些喂食站使用PIT标签、RFID阅读器和追踪摄像机来监测野生鸣禽对人工猎物的反应。

这项研究考察了拟态者必须多准确地模仿危险物种才能欺骗捕食者。结果表明，鸟类能够有效地识别拟态者并避开危险的猎物，但捕食者在某些情况下可以容忍不完美。某些特征，例如颜色对比和整体体形，对于成功模仿似乎比精确复制更为重要。

△一组3D打印仿生昆虫模型，包括一只苍蝇（左）、一只黄蜂（右）和三只通过3D变形技术产生不同程度模仿的中间体。（图片来源：Christopher Taylor）

在葡萄牙进行的额外实验涉及蟹蛛，并证明不同的捕食者依赖于不同的感官输入。当静态的3D打印模型无法激发蜘蛛反应时，研究人员使用Arduino控制器添加运动，成功触发了捕食者的行为。这凸显了蜘蛛与鸟类不同，它们更依赖于运动感知而非视觉外观。

这项研究揭示了自然选择的局限性，并解释了为何拟态适应在达到完美之前往往会停滞不前。这些发现有助于确定拟态的哪些方面对不同类型的捕食者最为重要，并确定生物适应性需要达到何种精确程度才能成功进化的阈值。