为什么“小强”又双叒叕进化了?!

作者: bio kiwi

来源: biokiwi

发布日期: 2023-07-27 11:28:46

本文探讨了蟑螂如何在人类使用化学药剂防治的过程中,通过进化产生抗性,以及人类在面对这种进化时的应对策略。文章详细描述了蟑螂的生存能力、抗药性的产生机制,以及人类在防治蟑螂和其他害虫时的历史和现状。

蟑螂,属于蜚蠊目下的一大类昆虫(大约4600种,其中大约30种是我们熟悉的蟑螂),不过它的另一个名字可能更加广为人知:“小强”。

这只是星爷电影里的一个梗,真实世界里的“小强”可没那么容易死,毕竟它们的“强”人尽皆知:蟑螂极度耐寒耐高温,上到天寒地冻的北极,下到炎热难耐的热带都能生存;它的足迹走遍天下,基本只要是有人生存的地方都有它的身影;有的蟑螂可以一个月不吃不喝;蟑螂还拥有远高于人类的抗辐射能力;……甚至有人预言如果人类灭绝,地球将被蟑螂占领。这些“小强”外形不太讨喜,甚至让人恶心、不舒服,同时也会携带各种病原微生物。

为了让它们远离自己的生活,人类与它们的战斗持续了上千年。随着化学研究的发展,以及对“小强”们的进一步了解,1950年前后,各种化学药剂开始被用于“小强”的防治。但当时的人类可能没想到,这反倒激发了“小强”们的“进化潜能”。

一场和“小强”们70年的持久战。这个故事的开端,要追溯到17世纪的海上贸易。东南亚的婆罗洲岛是当时香料的重要产地,一袋袋的胡椒被装上帆船运往马六甲,再运往欧洲。

同时被带上的,还有一些“不小心”误入的蟑螂。17世纪主要的香料贸易路线。虽然海上贸易长达数十天,但是长期生存在洞穴里的蟑螂们,早就演化出了不吃不喝也能好好活着的本事,因此顺利经由印度,穿越红海,抵达欧洲大陆。18世纪,德国的博物学家们发现了这种蟑螂的身影,所以人们开始叫它们——德国蟑螂。

这些适应能力极强的“小强”们在人类城市中发现了自熟悉的环境——潮湿阴暗的厕所、厨房,或者下水管道,这不就和老家婆罗洲的洞穴一样嘛!很快,这些来自东南亚的“小强”就遍布了欧洲,并随着对美洲大陆的探索和发展,传到了美国,从此一发不可收拾。到了19、20世纪,它们已经是美国家庭随处可见的“害虫”了。

“小强”们的潜能是怎么被激发的?为什么这些“小强”就是打不死呢?

也许换个角度来看待这个问题,就能得到答案。毕竟这种让大家焦头烂额的现象,在进化学家眼中其实是非常稀松平常的基本操作。其实每只蟑螂的基因都不一样,它们对各种杀虫剂的耐受程度也有所不同,有强有弱。如果某种杀虫剂开始被使用,耐受能力弱的蟑螂被杀死,而抗性强的蟑螂就会活下来,并进入繁殖季——只需要短短几代,这个群体里的蟑螂就都对这种杀虫剂产生了抗性。这其实就是自然选择,不,是“人类选择”的结果。

而每一次杀虫剂的大量使用,就意味着一次“人类选择”的开始——抗性越来越强的蟑螂被选择了出来。

为了抵抗杀虫剂,“小强”连交配方式都变了。因为发现很多杀虫剂蟑螂都不吃,在上世纪80年代,人类又想出一招——蟑螂好像都爱吃糖,那给杀虫剂加点糖他们就会吃了吧!结果确实很有效,毕竟谁能抗拒甜食呢?但是德国蟑螂格外爱甜食的特点,是天性决定的——当雄蟑螂和雌蟑螂要交配时,雄蟑螂会分泌麦芽糖来吸引雌性。

换句话说,没有糖吃的话,蟑螂就不会交配了!在交配前,雄性蟑螂(左)会抬起它的翅膀,向雌性蟑螂(右)献上它“甜蜜的礼物”,当雌性尝完觉得不错,就会开始进行交配。这显然是一招非常有针对性的妙招,但还是没几年,这招对德国蟑螂就没啥用了。开始大家还以为会和之前一样,蟑螂对这类杀虫剂有了抗性。结果1993年,研究者震惊地发现,不是蟑螂有了抗性,而是它们为了生存,进化出了“厌糖症”——它们会避免去吃葡萄糖。

要知道,葡萄糖可是世界上最容易被吸收消化的营养物质之一。为了实现这个目的,蟑螂神经元上针对对葡萄糖的甜味感受器被苦味感受器替换了——换句话说,蟑螂吃到葡萄糖会觉得很苦不好吃,于是就避开了对杀虫剂的食用。

人类的操作早就改变了演化的过程。

实际上这也不是人类第一次这样干了,比如不少人可能听过的“超级细菌”原理也是如此:抗生素的滥用,有时候不仅没起到治疗的效果(因为很多病毒性感染的患者也会使用抗生素),反而产生了各种各样的“人类选择”,将那些没有抗性的细菌杀除。经过这番洗礼留下来的,自然就是耐药性极强的“超级细菌”了。又比如捕鱼的拖网,就是一个更加形象的“人类选择筛子”。

拖网滑过海底,能把大量体型巨大的鱼类带走,而小鱼则会从网眼溜走——这就导致越小的鱼类生存能力更强,被人类选择了出来,所以这种一网打尽的捕鱼方式的渔获就会越来越少。而如果拖网网眼越做越小,就只会导致鱼也越来越小,直到这些鱼类体积的极限——它们也就走向了灭亡。

类似的例子其实数不胜数,我们无法评价这样的结果对自然世界是好是坏,但是对于人类自身来说,最终往往都会导致一种负面的结果。

难道面对这些“人类选择“带来的后果,我们一点办法也没有吗?其实当我们理解了选择的过程,自然也就有了对策。像是杀虫剂、抗生素这些直接杀死蟑螂、细菌的方法,是一种作用极强的,非生即死的选择。那假如可以不直接杀死它们,而是利用特定的方法让它们失去危害,或者无法繁殖,是不是就能解决呢?这方面的进展最让人期待的,是针对灭蚊的转基因方法:通过转基因或者病毒的感染,让雌蚊子失去生育能力,来达到灭蚊的效果。

目前来看,这一套方法是成果显著的。但是,进化的作用无处不在,也充满了未知,你永远不知道它下一步会出一张什么样的牌。正如《科学》杂志报道中,进化生物学家Allen Moore说的那样:“Evolution‘discovers’solutions even when we think we might have won.”每当我们以为自己赢了的时候,进化总会“发现”新的解决方法。

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