科学家确定导致蝗虫成群活动的信息素

据外媒New Atlas报道,作为个体,蝗虫在很大程度上是无害的昆虫。但当它们聚集在一起形成臭名昭著的蝗虫群时,它们会造成各种环境破坏。中国的科学家们现在已经发现了一种促进这些破坏性集群形成的关键化学物质,为控制它们的行为和限制它们造成的破坏提供了新的可能性。

研究的重点是迁徙蝗虫,这是一种分布最广的物种,也是一种可以作为一种和平、孤独的生物开始生活的物种。但当它们经历了环境条件的变化,如大量降雨或潮湿时,它们会进入一个群居阶段,在这一阶段,它们会被其他蝗虫强烈吸引,并联合起来形成数十亿只蝗虫群,覆盖广大地区。

当这些巨大的虫群在地表迁移时,它们对农作物造成极大破坏,彻底摧毁农田。研究表明,这种经济负担主要由脆弱地区的自给农承担。今年最近的一次蝗灾是在非洲,在该地区几十年来最严重的蝗灾中,有大城市大小的蝗虫群正在撕裂农作物。

当蝗虫离开独居阶段进入群居阶段时,会发生一些有趣的生物变化。洛克菲勒大学的Leslie B. Vosshall称,色素变化使它们的颜色从绿色变成黑色,它们开始产生一种可以代谢成氰化物的分子。他没有参与研究,但在《自然》杂志上对这一发现写了一篇评论。

研究人员曾认为,在这一过程中的某个地方,一种促进群居的信息素也成为这种混合变化的一部分,但至今无法确认这种化合物。现在,中国科学院的科学家们通过一系列的现场实验、行为测定、电生理记录和嗅觉受体表征,正好做到了这一点。

相关化合物被称为4-乙烯基苯甲醚,研究团队发现,无论是群居的蝗虫还是独居的蝗虫,都会被它强烈吸引。有趣的是,该团队通过实验发现,只需四五只独居蝗虫聚在一起,就能启动聚集信息素的产生,并产生“滚雪球”效应,导致巨大的蝗虫群。

通过调查,该团队在蝗虫身上精准地找到了一种名为OR35的气味剂受体,该受体被4-乙烯基苯甲醚强烈激活。它甚至利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,对缺失OR35编码基因的突变蝗虫进行工程设计,发现它们无法检测到信息素,因此对信息素没有反应。

“这一发现令人振奋,因为它表明蝗虫可以被设计成对信息素的影响免疫,”Vosshall写道。

研究人员还需要进一步的工作来了解4-乙烯基苯甲醚在蝗虫的交际阶段究竟在哪里发挥作用,以及它在蝗虫的破坏性行为中扮演什么角色。但这项研究开启了一些令人兴奋的可能性,包括探索可以阻断OR35受体的化合物,以此来防止巨大蝗虫群的形成。

该研究发表在《自然》杂志上。

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