密恐慎入:蚜虫的混世之道

2020年10月31日 11:03 次阅读 稿源:科普中国 条评论

在大多数人的印象中,蚜虫是一种身材娇小的害虫,它既没有蝴蝶的绚烂,也没有蚂蚁的力量,只是成千上万的昆虫家族里没有什么过人之处的小小一员。 但最近,中国科学院动物所一项关于蚜虫的研究给我们揭示了一个奇妙的蚜虫世界。

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科学家们发现,同一种蚜虫会因为寄生的植株不同而进化出不同的适应性,比如“常驻”烟草的桃蚜就比平时生活在甘蓝或者白菜上的桃蚜更能在烟草上茁壮成长。也就是说,蚜虫具有超强的适应能力,可以说是昆虫界的“混世大魔王”。

那么,小小的蚜虫,是如何成为混世大魔王的呢?

蚜虫与蚂蚁来源:699pic.com

昆虫界的混世大魔王

蚜虫又叫蜜虫,虽然名字如此甜蜜,但它可是世界上最具破坏性的害虫之一,其所到之处农作物无一幸免。最厉害的是,蚜虫具有所向披靡的繁殖能力。蚜虫既能进行有性生殖也能进行无性生殖,可以瞬间完成n次方的复制粘贴,分分钟让一个有密集恐惧症的人抓狂。

值得一提的是,蚜虫的世界是一个名副其实的母系世界,雌性蚜虫数量远远超过雄性。在这个母系世界里,大部分的蚜虫都能进行孤雌繁殖和卵胎生,对于蚜虫宝宝来说就是“妈妈自己生了我”,而且由于宝宝和妈妈高度相似,宝宝基本就是另一个妈妈。

一个春天过去,一只蚜虫妈妈在经过孵化后可以产生上亿只蚜虫宝宝。当然秋天的时候蚜虫也会发生有性繁殖,一些雄性宝宝们也能出来见见世面,但是数量却远远少于雌性宝宝。新生的蚜虫宝宝们为了茁壮成长,会向大片大片的农作物发起进攻,那时它们就像无数个举着刀叉的小恶魔一般,让农作物就全部遭了殃。

蚜虫正在直接生产小蚜虫

来源:维基百科“蚜虫”条目

蚜虫还有一个大招,它是动物世界中极少数可以通过自身进行光合作用来合成色素(类胡萝卜素)的角色。虽然这种本领在植物世界里稀松平常,但大部分动物都是通过食物来吸取类胡萝卜素的,蚜虫却可以像植物一样发挥光合作用自给自足,这就相当于它们给自己背了一块蓄电池,只要有太阳,随时都能充满能量。

除了依靠自身强大的繁殖能力和能进行光合作用的“超能力”以外,蚜虫还通过“拜把子”认识了老大哥蚂蚁。蚂蚁能够圈养并保护蚜虫,让蚜虫的天敌不敢随意靠近,而蚜虫则会通过吸取植物的养分分泌出一种蜜露,并让老大哥来舔食蜜露,就这样哥俩互帮互助,共同完成作业,和谐共生。

有趣的是,哥俩好的关系有时会被“第三者”破坏,比如一种黑灰蝴蝶对于红蚁和蚜虫的共生关系有着浓厚的兴趣。它们会将自己的卵产在蚂蚁圈养的蚜虫所寄生的植物身上,当卵孵化成幼虫的时候,幼虫会吃掉蚜虫,然后自己分泌蜜露供蚂蚁食用。不过对于蚂蚁来说,这笔买卖可能不太划算,毕竟蚜虫是蚂蚁的长期“奶牛”,而蝴蝶幼虫则会变成蝴蝶飞走。

蚂蚁圈养的蚜虫

来源:维基百科“蚜虫”条目

蚜虫与寄主的斗智斗勇

蚜虫所具有的神奇能力让它能够生生不息,这种强大的生存能力也让整个蚜虫家族发展得十分壮大。蚜虫宝宝一出生,就会发现自己的亲戚实在是太多了。由于彼此住的地方不同(寄主不同),就出现了无数种“蚜”。有的蚜喜欢蔬菜,有的蚜喜欢水果,有的蚜喜欢棉花,有的蚜喜欢花草树木。大家脾气秉性一点也不同,于是就有了麦蚜、苹果蚜、桃蚜、甘蓝蚜、棉蚜、玉米蚜、马铃薯蚜、豆蚜、菜蚜、菊蚜和云杉蚜等等等等。

而在长期的协同演化中,每种蚜又形成了不同的寄主生物型以适应不同的寄主植物,所以蚜虫的远房亲戚非常多,以至于互相之间出现了明显的差异。苹果蚜跟苹果在一起久了,对玉米也就没有什么感情,对玉米的适应能力自然变得很差。正应了那句歌词——在一起没有那么容易,每个“蚜”有它的脾气。

蚜虫群落特写,右上角是蚜虫卵

来源:维基百科“蚜虫”条目

不同的蚜虫为了适应不同的植物,一直在和寄主互相博弈。中科院动物研究所的最新研究正是发现了桃蚜和烟草之间上演的一出斗智斗勇的大戏。烟草为了防治蚜虫的侵害,其韧皮部免疫系统能够识别烟草非适应型的桃蚜唾液分泌出的一类蛋白,从而激活烟草韧皮部对蚜虫的抗性,这样桃蚜就很难在烟草上持续取食与生长发育。就好比桃蚜是一个满身 “烟味”的外来客,烟草在它们到来的时候能感知到这种“烟味”,也就是它们分泌的唾液蛋白,从而直接激活自己的防御系统,抵抗外来客。

这场应对“外来客”的战斗,寄主烟草小胜一局,但“长期房客”——烟草适应型的桃蚜由于长年在烟草上取食,有了一定的经验,因此能够通过降低这种唾液蛋白的分泌量,来避免激发烟草韧皮部的抗性,从而顺利适应并取食烟草植株的韧皮部汁液。

烟草适应性桃蚜似乎在烟草上住习惯了,知道寄主的套路,通过很好地控制唾液蛋白分泌,不去触发寄主家的“烟雾报警器”,从而顺利地继续入住。这么看来,桃蚜因为知己知彼,让自己成功战胜了寄主。

蚜虫从腹管中分泌出防御液

来源:维基百科“蚜虫”条目

蚜虫所具有的强大生存能力让消灭蚜虫成为一项持久战。90年代有一首广告歌曲非常洗脑,歌词中唱到“我们是害虫!我们是害虫!一定要把害虫杀死!杀死!”可以说,人类对于害虫的防治从未停止。

我国各大麦区均会受到蚜虫的影响,其中又以麦长管蚜和麦二叉蚜数量最多,危害最重。除了主食类的小麦、大麦、燕麦、玉米、水稻外,蚜虫还会影响蔬菜、水果的生长,因此想要有饭吃,就要先把蚜虫搞定了才行。目前常见的防治蚜虫方法有:广泛使用各类杀虫剂、定期对蚜虫进行“抄家”,人工去除蚜虫的卵穴、保护蚜虫的天敌等等。

本次中科院动物研究所的研究揭示着未来也许可以从蚜虫唾液入手,研究如何控制蚜虫的唾液蛋白表达,从而抑制其从植物中取食。同时从蚜虫家族图谱开始,研究它们在不同寄主间的作用机制,通过调控作物内部的防御机制来抵抗蚜虫的侵害,为更好地保护作物提供了新思路。

受到蚜虫侵害的西蓝花

来源:维基百科“蚜虫”条目

制作:考小拉 (昆虫专门店)

监制:中国科学院计算机网络信息中心

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