无须“交谈”也能跨物种“催生”

作者: 李晨阳

来源: 中国科学报

发布日期: 2021-11-12 08:36:59

河北大学生命科学学院教授陈立团队联合多所国内外团队在《当代生物学》发表论文,揭示了蚂蚁和蚜虫之间更隐秘的沟通机制。研究发现,蚂蚁通过释放跟踪信息素控制蚜虫的迁移和繁殖,实现互利共生。

蚂蚁和蚜虫是自然界的一对经典“CP”:蚂蚁为柔弱的蚜虫提供保护,蚜虫则报以甜美的蜜露。而为了获取更多蜜露,蚂蚁甚至能“催”蚜虫生育更多后代。在看似“语言”不通的两种生物之间,“催生”是怎么做到的呢?

近日,河北大学生命科学学院教授陈立团队联合中科院动物研究所、福建农林大学、瑞士纽沙泰尔大学等国内外团队在《当代生物学》发表论文,揭示了蚂蚁和蚜虫更隐秘的沟通机制。

俗话说,“吃得到一起,才能过得到一起”。蚂蚁和蚜虫就是这种关系:蚜虫喜欢吸食植物汁液,并从中摄取它们需要的氨基酸。但植物汁液中的氨基酸含量低、糖分含量高,所以蚜虫只好将过量的糖分排出体外。这些甜蜜的“排泄物”,就成了蚂蚁最喜欢的琼浆玉露。而蚂蚁也不白吃。它们会尽可能保护柔弱的蚜虫免受瓢虫、寄生蜂等天敌侵害。在蚂蚁的照顾下,蚜虫种群往往能快速发展壮大。

有“相爱”就有“相杀”。当蚜虫数量越来越多,其寄生的植物不够吃时,蚜虫就会向邻近的植株迁移,或产生一批有翅蚜进行远距离迁移,继续繁衍生息。这在蚂蚁看来,相当于圈里的小羊想逃跑。因此,蚂蚁会采取一些手段限制蚜虫迁移。2007年英国科学家就发现,蚂蚁不仅可以咬掉蚜虫的翅膀来防止它们飞走,还能用化学物质来控制蚜虫。

回国后,陈立开始着手在实验室建立蚂蚁—蚜虫共生体系,他选择了自己熟悉的红火蚁和国内常见的棉蚜作为实验对象。研究发现,当红火蚁和棉蚜共生时,棉蚜的种群数量增长很快。一系列的化学成分分离、人工合成、电生理活性和行为活性测试显示,红火蚁释放的跟踪信息素就是蚂蚁用于控制蚜虫的信息化学物质。跟踪信息素中的主要成分——Z,E-a-farnesene能抑制棉蚜的扩散,提高蚜虫的繁殖率。

《当代生物学》同期配发了荷兰瓦格宁根大学植物科学系教授Duur K. Aanen等为这项研究撰写的快评——《进化:蚂蚁跟踪信息素促进蚂蚁—蚜虫互惠共生》。评论认为红火蚁和棉蚜在相遇之前可能已经存在奇妙而默契的关系。无论红火蚁还是棉蚜,它们在向世界各地扩张的过程中,都取得了很大的“成功”,甚至比在原生地繁衍得还要兴旺,这要归功于两种生物之间互利互惠的关系。

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