蝗蟲有很多物種,其中一種「飛蝗」最符合大眾印象,蝗蟲出征,寸草不生。飛蝗數量增加後會開始同類相食,這個 2023 年的論文報告,一款費洛蒙可以抑制同類相食的行為。
A chemical defense deters cannibalism in migratory locusts
飛蝗的英文是 migratory locust,學名 Locusta migratoria。只有幾隻的時候,飛蝗們獨來獨往,避免接觸;但是當同類數量增加,環境變得擁擠,飛蝗便會互相攻擊,同類相食(cannibalism)。
飛蝗是不完全變態的昆蟲,沒有蛹期,而是經歷多次脫皮長大。過往觀察得知,同類相食的高峰發生在四齡到五齡(instar nymph),這個論文因此選擇此一階段做實驗。
實驗容器的體積為 9.4 公升;只有 5 隻飛蝗時沒有任何攻擊行為;25 隻時開始有攻擊行為,逐漸增加數目到 300 隻,攻擊比例也跟著正比增加。愈密集,愈兇狠。
個體戶飛蝗,和蟲群中的飛蝗,很多方面可謂不同的生物。這個論文著重於費洛蒙,得知在同類相食開始後,飛蝗會新分泌 17 款化學物質。這些化學物質中,論文最關注 phenylacetonitrile,簡稱 PAN。
不只飛蝗會分泌 PAN,對飛蝗來說,PAN 是一種厭惡的味道,讓它們不想靠近,可以視為一款反感的費洛蒙。當實驗環境中的飛蝗數目達到 25 隻,個體們會開始生產 PAN。論文做惹一堆實驗探討 PAN 的作用。
飛蝗死掉 1 天後,身體便不再有 PAN,會被同類吃掉。如果人為塗抹 PAN,能避免肉體被吃掉。而且其他分泌的化學物質,似乎都沒有此一抑制作用。
發送訊號,要有受器接收。論文拿方便的果蠅輔助實驗,尋找飛蝗用哪個嗅覺受器接收 PAN,發現最主要的是 LmOR70a 受器。 然而,基因改造消滅 LmOR70a 嗅覺受器的飛蝗,照吃不誤。由此看來,PAN 確實有抑制同類相食的效果。
有人會好奇,反正飛蝗數目一多,都是會吃來吃去,有沒有 PAN 有差嗎?還真的有,兇殘程度明顯有別。
飛蝗的化學生產線上,需要 CYP305M2 酵素來製作 PAN;一旦消滅 CYP305M2 基因,飛蝗就不能生產 PAN。 同樣的情境下,缺乏 PAN 的飛蝗們,攻擊程度驚人地成長為 10 倍!不過如果人為塗抹 PAN 又可以回復原狀。
自然狀態下,一旦飛蝗大量繁殖,自相殘殺不可避免。但是也演化出,不要讓事情太過分的反制機制。
論文短評:
The chemical ecology of locust cannibalism
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