首页 生活 > 内容

单个分子可能会诱使通常独居的蝗虫形成大群

时间:2023-01-13 16:07:01 来源:
导读 蝗虫通常是无害的孤独者。但它们一起变成了瘟疫。当条件合适时,独居的蝗虫开始聚集并转变为它们的群居形态,成为一个更大、更具攻击性的进...

蝗虫通常是无害的孤独者。但它们一起变成了瘟疫。当条件合适时,独居的蝗虫开始聚集并转变为它们的“群居”形态,成为一个更大、更具攻击性的进食机器。这些团体可以成长为规模越来越大的集团,规模可能达到数亿,跨越大陆并摧毁农作物。一群有罗马那么大的沙漠蝗虫(Schistocercagregaria)一天消耗的食物量与肯尼亚所有人一样多。今年,东非正在经历几十年来最严重的蝗灾。

现在,科学家们已经确定了聚集的蝗虫释放的一种化合物,这可能解释了一个广泛分布的物种的个体如何克服他们对社交的天生厌恶。8月12日发表在《自然》杂志上的这一发现可以为控制或预防蝗虫群提供新方法,可能是通过用它们自己的气味吸引昆虫。

“这是一项意义重大且令人兴奋的研究,”肯尼亚内罗毕国际昆虫生理学和生态中心的化学生态学家BaldwynTorto说,他没有参与这项研究。“我们没有诱饵蝗虫的好方法。这种[化合物]具有潜力。”

科学家不确定是什么诱使孤独的飞蝗(Locustamigratoria)聚集在一起,但怀疑是所谓的聚集信息素。昆虫释放的这些空气传播的化学物质可以充当嗅觉灯塔,将其他通常独居的蝗虫召唤到一个群体中,并开始转变为更群居的行为(SN:3/28/01)。

北京中国科学院昆虫学家LeKang及其同事通过识别仅由群居蝗虫释放的化合物开始寻找聚集信息素。该团队将其中六种仅适用于群居的气味与对照气味一起喷入竞技场,以测试是否有任何气味对独居蝗虫具有引诱作用。一种化合物,4-乙烯基苯甲醚,或4VA,起到了作用。事实证明,它对所有性别和年龄的蝗虫都很有吸引力,包括独居和群居的蝗虫。

Torto说,这很关键,因为它表明4VA可以发挥作用,既可以将独居的蝗虫带入蝗群,又可以随着时间的推移保持蝗群的凝聚力。

Kang发现,一旦蝗虫聚集成四五个个体的小群,它们就会开始释放4VA。随着群体规模的增长,4VA集中度猛增,可能会传播更大的信号并导致群体呈指数增长。

Kang及其同事证实,4VA可以通过设置以信息素为诱饵的粘性陷阱来吸引现实世界中的蝗虫。在中国北方的人工草坪和飞蝗自然繁殖区,4VA诱捕器比对照组吸引了更多的蝗虫,尽管在野外效果不大,研究人员仅在短距离内测试了吸引力。

4VA显然是一个玩家,Torto说,但它可能不是故事的全部。昆虫之间的化学交流并不总是单音节的,单一的化合物会整体改变行为。多种化合物通常协同作用,而这项研究并未涉及这一点。他说,群居蝗虫的背景气味有可能与4VA相互作用,从而放大聚集信号。

尽管如此,用诱饵来控制蝗虫的前景还是让Torto兴奋不已。“我们没有吸引蝗虫的好方法,”他说。带有4VA的诱捕器可以集中蝗虫,并使杀虫剂或病原体的处理更容易,特别是如果4VA也作为其他物种的引诱剂,如沙漠蝗虫。目前,许多地区通过向飞机上的蜂群倾倒杀虫剂来控制疫情,这可能会危害牲畜和环境。

这项研究还为其他改变蝗虫本身生物学的控制措施打开了大门。Kang和他的同事确定了检测4VA的蛋白质,该蛋白质位于从触角延伸的特定感觉毛发上。研究人员使用基因编辑技术CRISPR/Cas9禁用了这个4VA检测器,发现基因改变的个体不再被4VA吸引。

研究人员建议,可以将一种阻止天线感应4VA的化合物喷洒在蝗虫身上以防止蜂拥而至。或者,也可以将蝗虫基因工程改造为缺乏这种4VA检测器,因此不太可能成群结队,也可以作为控制措施引入种群。

“任何导致潜在的新管理技术,尤其是可以减少对合成杀虫剂依赖的技术,都非常令人兴奋,”位于坦佩的亚利桑那州立大学的可持续发展科学家ArianneCease说。但她说,此类技术还有很长的路要走,并且可能会产生脱靶效应,需要更好地理解。此外,改变一个物种的基因构成也会产生伦理后果,可能受到影响的人,从农民到自然资源保护主义者,都需要对其进行权衡。

她还怀疑仅仅关闭一个基因是否能有效防止蜂群。成为一个群体涉及行为、新陈代谢和体型的一整套根本性变化(SN:1/29/09)。她说,调整这种转变的一个方面可能无法阻止它。“如果只有一把确凿的证据,我会感到惊讶。”

标签:
最新文章