创造大数据工具可以对昆虫卵的形态和功能提出新的想法

有时候反驳旧的假设和证明新的假设一样重要。在《自然》杂志的一篇新文章中，Cassandra G. Extavour设法做到了这两者，同时帮助创建了一个工具，使类似的大数据研究向前推进。

在“昆虫卵的大小和形状的进化与生态，而不是发育速率”中，有机和进化生物学以及分子和细胞生物学的教授和她的团队分析了一个庞大的数据集，揭穿了关于昆虫卵的未经测试的假设，昆虫卵构成了地球上的大多数动物物种。“如果你计算所有不同数量的动物物种，超过80%是昆虫，”Extavour说。“但你要衡量它——物种的数量，生物的数量，地球上生物的质量——它的节肢动物。”

多年来，许多关于昆虫卵和其他动物的未经验证的想法一直存在。比如，一个流行的假设是，存在某种普遍的缩放定律，也就是说，某些蛋形只能存在于某种大小。其他假设试图将鸡蛋的形状和大小与特定的生物过程联系起来：例如，较大的鸡蛋往往会拉伸，以便更容易从母亲的身体中挤出来，或者较大的鸡蛋需要更长的时间才能发育。对于Extavour来说，这是她在多伦多学习以来一直关注动物发展的重点，是一个关键的起点。

“我们问，如果我们查看数据，这些假设是否会出现在这些流行的假设中。而很多快速回答没有，”她说。在所有的昆虫中，他们发现没有普遍的尺度，没有特定形状的卵被限制在特定的大小，也没有证据表明较大的卵需要更长的时间才能发育。尽管有亲缘关系的昆虫更有可能产生相似的卵，但正如Extavour所说，即使是基因相似的想法也是“脆弱的”。

同事们说这些发现是突破性的。科隆大学动物研究所的齐格弗里德罗斯教授通过电子邮件对这项工作发表了评论，他说：“我真的很惊讶地发现，几乎没有任何关联。“观察结果表明，几乎没有任何约束，即没有内在的[物理]规律将发育模式和速度与蛋的具体大小和形状联系起来。”

除了驳斥这些假设之外，Extavour还发现，其他因素——如昆虫的栖息地或产卵的地方——可能比以前认为的更重要。这些因素，作为生态，可能比父母昆虫的血统更重要。

“蜻蜓和蚊子不是彼此最近的亲戚，”Extavour说。然而，在水中产卵的蜻蜓会比其他蜻蜓产下更小更圆的卵——它们的形状和大小与蚊子相似。Extavour说水下昆虫“根本不重要”。“然而，它们都有这种相同的行为，它们彼此独立地进化。

“作为一名研究胚胎的发育生物学家，我发现这真的很令人兴奋，”她说。由于她的工作专注于DNA的表达和生殖细胞的发育，Extavour认为这项研究为她指明了前进的方向。“它给了我一些具体的数据，我可以用这些数据来检验关于鸡蛋的形状和大小如何影响鸡蛋内胚胎发育的假设。”

她的实验室开发的用于检查大量数据的尖端工具无疑将帮助其他人。Extavour将最初的步骤归功于玛丽西尔斯，比较动物学博物馆恩斯特迈尔图书馆的公共服务主任和她的工作人员。该团队与研究生Samuel H. Church、Seth Donoughe和Bruno AS de Medeiros合作，在过去300年中找到并数字化了3000多份论文，将数百年前的笔记和图纸转换为数字可搜索数据。使用Church、Donoughe和Medeiros(论文的合著者)创建的软件来搜索“鸡蛋大小”或“鸡蛋形状”等术语，找到了大约1700篇关于鸡蛋的论文，从这些论文中，团队能够消除大约10000次测量，其中一些是在18世纪手工完成的。

这些庞大的数据集已经过人工验证，因此Extavour可以看到更大的问题。“因为人们已经确定了昆虫在进化中的相互关系，所以我们可以提出一些问题，比如‘所有的甲虫卵都是相同的形状或大小吗？’或者“蝴蝶卵往往是某种形状？”她说。“这是我们解决问题的方式，也是我们收集信息解决问题的方式。”

“这项研究是一项令人兴奋、彻底和发人深省的工作，”她的同事Miltos Tsiantis在一封来自德国科隆马克斯普朗克研究所比较发展和遗传学部门主任的电子邮件中说。“Extavour和他的同事创建的数据库也将成为社区的宝贵资源。”

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