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信息素:毁掉葡萄酒的昆虫“留言条”

2018-12-27单少杰

科学大众·小诺贝尔 2018年11期
关键词:蚕蛾诺贝尔奖果蝇

单少杰

喝葡萄酒原本是一件很惬意、很浪漫的事,会品酒的人在喝之前还会仔细闻闻它的味道,然后信誓旦旦地指出这杯红酒是由什么品种的葡萄、历经多长时间酿造而成……并且,这杯红酒在倒进酒杯之前还曾淹死过一只果蝇,确切地说,是一只雌性果蝇。这可不是在开玩笑哦,是有科学研究支持的。最近,一些科学家就凭借这项研究获得了2018年搞笑诺贝尔奖。他们的研究指出,雌性果蝇在生活中会释放出一种充当信息素的小分子物质。如果在品酒的时候恰好有一只雌性果蝇坠酒溺亡了,那么它释放的信息素的量就足以毁掉这一整杯红酒,让这杯酒难喝无比。

信息素到底是什么?它为什么有这么大的威力呢?

搞笑诺贝尔奖和诺贝尔奖渊源颇深,主办方是科学幽默杂志,评委中有真正的诺贝尔奖得主。评选出的是“乍看之下令人发笑,之后发人深省”的研究。2018年的搞笑诺贝尔奖主题是“心”。除了生物学奖的获奖者是因为“证实了葡萄酒专家可以通过气味识别葡萄酒杯中是否有苍蝇存在”,还有其他几项搞笑诺贝尔奖获奖名单。

医学奖:使用过山车来加速肾结石脱落。

人类学奖:在动物园中收集证据,证实了黑猩猩模仿人类的频率与人类模仿黑猩猩的频率—样,且做得—样出色。

化学奖:通过测量发现,人类唾液可作为肮脏物体表面的良好清洁剂。

医学教育奖:发表了一篇医学报告——坐姿结肠镜检查:从自我结肠镜检查中获得的教训。

文学奖:记录了多数使用复杂产品的人们都不会去阅读说明书。

营养学奖:计算出了吃人肉所摄入的卡路里热量远低于从其他传统肉食中摄入的卡路里热量。

和平奖:在驾驶车辆时测量大声叫喊和骂人的频率、动机和效果。

昆虫也有“留言条”

按照专业的说法,昆虫信息素是昆虫各种腺体向外分泌的具有不同作用的种内激素,是用于进行同种个体之间的信息交流的化学物质,但其实昆虫的信息素就是它们在生活中给同伴的留言条。

在自然界中,昆虫是一种非常小的生物,即使是体形最大的昆虫——竹节虫,跟常见的牛马比也着实小得可怜,这就让昆虫在生活中存在一个巨大的问题:它们难以引起同伴的注意。

比如,那只飞进红酒里的雌性果蝇,如果它想找伴侣生儿育女,首先得先想办法让同类知道它在哪儿。可它太小了,异性根本看不见,怎么办呢?这时候,它就会通过外分泌腺向环境中释放有味道的信息素,提醒嗅觉灵敏的异性注意到自己。而且就像我们人类的征婚广告会标明年龄、体重、爱好一样,昆虫的信息素也会根据昆虫的种类、年龄、身体状况而有所不同。

除了征婚,昆虫的信息素还可以像留言条一样向同伴传递其他一些信息。比如,当一只小昆虫发现了大量食物日寸,如果它愿意分享给同类,就会向环境中释放信息素,告诉周围的同伴快来聚餐。不过,如果周围聚集的同类太多,僧多粥少的时候,昆虫还会释放另一种有趋避作用的信息素,让大家散开点,避免都被饿死。在林业上有一种著名的害虫——黄杉大小蠹,当它们周围的同伴太多时,它们就会释放一种叫甲基环己烯酮的物质,这种物质会阻止雌雄黄杉大小蠹聚集在一起,从而阻止了它们继续生出后代争抢食物。此外,昆虫的信息素还有示警、诱导产卵、追踪信息等作用。总之,昆虫的“留言”可比你想象的要丰富得多。

如果我们人类想写个大大的留言条让很多人看见,需要用很多的墨水,而昆虫要通知很多同伴所需要的信息素量极少,对于一些敏感的物质,可能只要几十个分子就足够了。一般情况下,一只昆虫一次释放的信息素都在百万分之一的水平。一方面,这节约了昆虫的资源;但另一方面,这也使得我们要研究它们很费劲。

在科技不是很发达的年代,人们为了收集到足够多的信息素进行研究,动辄就需要上万只昆虫。世界上第一个被人类鉴定出来的信息素是由雌性蚕蛾分泌的蚕蛾醇。在20世纪50年代,为了收集到足够的蚕蛾醇来研究它的结构和功能,科学家们足足收集了50万只雌性蚕蛾。不过,好在随着科技的发展,我们现在有了气相色谱、触角电位这样的分析工具,分析一次只需要几百只甚至几十只昆虫了。

伪造留言,操纵昆虫

那么,我们为什么要这么费尽心机地研究信息素呢?这就跟我们在打仗的日寸候为什么要研究敌人的密码一样,都是为了知己知彼。如果可以,还想要伪造一份密码操纵敌人。

前面说过,昆虫会为了寻找伴侣、寻找“饭友”而释放有聚集作用的信息素。如果我们可以人工合成这种信息素,就可以诱捕一个地区的某种昆虫,然后轻松统计这种昆虫的数量了。而且如果诱捕到的是害虫,我们就可以顺势除掉它们,达到灭害的目的。不过,有一点美中不足的是,利用信息素诱捕昆虫,有些时候只能诱捕到某一种性别的昆虫,这虽然能让昆虫的性别比例失调,但还达不到彻底灭害的目的。

为了进一步达到消灭害虫的目的,有些科学家想出了另一个“损招”。前面说过,昆虫会通过释放信息素来表明自己的位置、吸引异性。于是,科学家就模仿它们的这种行为,在一个地方设置了很多信息素释放点,让昆虫觉得哪里都是异性的身影,从而让真正需要交配的昆虫找不到伴侣。

除此之外,近幾年,科学家还发现了信息素的另一个作用——昆虫身份证。一般情况下,科学家要确定一个昆虫是什么物种,往往是通过昆虫的形态来确定的,比如身子有多长、腿有多长、什么颜色等。但生活在同一个地方的昆虫往往会因为趋同进化而长得越来越像,特别是如果它们原本就有共同的祖先,就更难区分它们谁是谁了。不过,好在即使再像的昆虫,在交配上也有自己独特的偏好,因此它们吸引异性用的信息素也就有所区别。这就让科学家们多了一种鉴定昆虫的手段,让它们的身份证更完整。

总之,虽然昆虫的信息素会毁掉你的红酒,但昆虫为了更好的生活,应该是不会抛弃它们的“留言条”的。

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