科學家確定導致蝗蟲成群活動的信息素
據外媒New Atlas報導,作為個體,蝗蟲在很大程度上是無害的昆蟲。但當它們聚集在一起形成臭名昭著的蝗蟲群時,它們會造成各種環境破壞。中國的科學家們現在已經發現了一種促進這些破壞性集群形成的關鍵化學物質,為控制它們的行為和限制它們造成的破壞提供了新的可能性。
研究的重點是遷徙蝗蟲,這是一種分佈最廣的物種,也是一種可以作為一種和平、孤獨的生物開始生活的物種。但當它們經歷了環境條件的變化,如大量降雨或潮濕時,它們會進入一個群居階段,在這一階段,它們會被其他蝗蟲強烈吸引,並聯合起來形成數十億隻蝗蟲群,覆蓋廣大地區。
當這些巨大的蟲群在地表遷移時,它們對農作物造成極大破壞,徹底摧毀農田。研究表明,這種經濟負擔主要由脆弱地區的自給農承擔。今年最近的一次蝗災是在非洲,在該地區幾十年來最嚴重的蝗災中,有大城市大小的蝗蟲群正在撕裂農作物。
當蝗蟲離開獨居階段進入群居階段時,會發生一些有趣的生物變化。洛克菲勒大學的Leslie B. Vosshall稱,色素變化使它們的顏色從綠色變成黑色,它們開始產生一種可以代謝成氰化物的分子。他沒有參與研究,但在《自然》雜誌上對這一發現寫了一篇評論。
研究人員曾認為,在這一過程中的某個地方,一種促進群居的信息素也成為這種混合變化的一部分,但至今無法確認這種化合物。現在,中國科學院的科學家們通過一系列的現場實驗、行為測定、電生理記錄和嗅覺受體表徵,正好做到了這一點。
相關化合物被稱為4-乙烯基苯甲醚,研究團隊發現,無論是群居的蝗蟲還是獨居的蝗蟲,都會被它強烈吸引。有趣的是,該團隊通過實驗發現,只需四五隻獨居蝗蟲聚在一起,就能啟動聚集信息素的產生,並產生“滾雪球”效應,導致巨大的蝗蟲群。
通過調查,該團隊在蝗蟲身上精準地找到了一種名為OR35的氣味劑受體,該受體被4-乙烯基苯甲醚強烈激活。它甚至利用CRISPR-Cas9基因編輯技術,對缺失OR35編碼基因的突變蝗蟲進行工程設計,發現它們無法檢測到信息素,因此對信息素沒有反應。
“這一發現令人振奮,因為它表明蝗蟲可以被設計成對信息素的影響免疫,”Vosshall寫道。
研究人員還需要進一步的工作來了解4-乙烯基苯甲醚在蝗蟲的交際階段究竟在哪裡發揮作用,以及它在蝗蟲的破壞性行為中扮演什麼角色。但這項研究開啟了一些令人興奮的可能性,包括探索可以阻斷OR35受體的化合物,以此來防止巨大蝗蟲群的形成。
該研究發表在《自然》雜誌上。