一只紅火蟻正在取食棉蚜排泄出來的蜜露。課題組供圖
螞蟻和蚜蟲是自然界的一對經(jīng)典“CP”：螞蟻為柔弱的蚜蟲提供保護(hù)，蚜蟲則報以甜美的蜜露。而為了獲取更多蜜露，螞蟻甚至能“催”蚜蟲生育更多后代。在看似“語言”不通的兩種生物之間，“催生”是怎么做到的呢？
近日，河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陳立團(tuán)隊聯(lián)合中科院動物研究所、福建農(nóng)林大學(xué)、瑞士紐沙泰爾大學(xué)等國內(nèi)外團(tuán)隊在《當(dāng)代生物學(xué)》發(fā)表論文，揭示了螞蟻和蚜蟲更隱秘的溝通機(jī)制。
天然CP 相愛相殺
俗話說，“吃得到一起，才能過得到一起”。
螞蟻和蚜蟲就是這種關(guān)系：蚜蟲喜歡吸食植物汁液，并從中攝取它們需要的氨基酸。但植物汁液中的氨基酸含量低、糖分含量高，所以蚜蟲只好將過量的糖分排出體外。這些甜蜜的“排泄物”，就成了螞蟻最喜歡的瓊漿玉露。
而螞蟻也不白吃。它們會盡可能保護(hù)柔弱的蚜蟲免受瓢蟲、寄生蜂等天敵侵害。在螞蟻的照顧下，蚜蟲種群往往能快速發(fā)展壯大。
“在螞蟻—蚜蟲共生體系中，螞蟻和蚜蟲都能獲益，這種共生現(xiàn)象在自然界廣泛存在?！闭撐耐ㄓ嵶髡哧惲τ浾哒f。
有“相愛”就有“相殺”。當(dāng)蚜蟲數(shù)量越來越多，其寄生的植物不夠吃時，蚜蟲就會向鄰近的植株遷移，或產(chǎn)生一批有翅蚜進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷移，繼續(xù)繁衍生息。這在螞蟻看來，相當(dāng)于圈里的小羊想逃跑。因此，螞蟻會采取一些手段限制蚜蟲遷移。
2007年英國科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，螞蟻不僅可以咬掉蚜蟲的翅膀來防止它們飛走，還能用化學(xué)物質(zhì)來控制蚜蟲。在螞蟻信息化學(xué)物質(zhì)的影響下，共生蚜蟲走得慢，也“不愿意”離開。但究竟是什么信息化學(xué)物質(zhì)能把蚜蟲“留住”，這篇論文并沒有明確。
陳立讀到這篇文獻(xiàn)時，還在國外做博士后。他對這個方向的研究萌生了很大興趣。
信息相通 心有靈犀
回國后，陳立開始著手在實驗室建立螞蟻—蚜蟲共生體系，他選擇了自己熟悉的紅火蟻和國內(nèi)常見的棉蚜作為實驗對象。
研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紅火蟻和棉蚜共生時，棉蚜的種群數(shù)量增長很快。一系列的化學(xué)成分分離、人工合成、電生理活性和行為活性測試顯示，紅火蟻釋放的跟蹤信息素就是螞蟻用于控制蚜蟲的信息化學(xué)物質(zhì)。跟蹤信息素中的主要成分——Z,E-a-farnesene能抑制棉蚜的擴(kuò)散，提高蚜蟲的繁殖率。
那究竟什么是跟蹤信息素呢？
螞蟻本身是一類社會性昆蟲，群體內(nèi)所有分工協(xié)作都受到信息化學(xué)物質(zhì)的調(diào)控。當(dāng)一只工蟻在覓食過程中發(fā)現(xiàn)食物后，會返回巢穴招募同伴搬運(yùn)食物，并在走過的路徑上留下一些特殊的信息化學(xué)物質(zhì)，以指引同伴前往食物所在地，這種信息化學(xué)物質(zhì)就是跟蹤信息素。對紅火蟻來說，取食棉蚜排泄的蜜露就是一種覓食行為，所以紅火蟻會在棉花植株上留下跟蹤信息素。
“一個物種的信息素可以影響另一個物種，這并不稀奇。例如人們很早就知道，白蟻釋放的信息素可以被天敵感知到，以此為線索來跟蹤捕食白蟻。但一個物種的信息素能影響到另一個物種的生殖行為，這可能還是第一次報道。”陳立說。
論文推測，螞蟻跟蹤信息素展現(xiàn)出的這種功能具有重要的生態(tài)學(xué)意義。“對蚜蟲來說，跟蹤信息素代表著螞蟻‘保護(hù)神’就在身邊，讓它們有安全感，更愿意生娃而不是搬家；而對螞蟻來說，安撫了蚜蟲，也就保障了自己的食堂有源源不斷的蜜露供應(yīng)。”陳立說。
師法自然 互利互惠
《當(dāng)代生物學(xué)》同期配發(fā)了荷蘭瓦格寧根大學(xué)植物科學(xué)系教授Duur K. Aanen等為這項研究撰寫的快評——《進(jìn)化：螞蟻跟蹤信息素促進(jìn)螞蟻—蚜蟲互惠共生》。
“紅火蟻起源于南美洲，棉蚜的起源目前尚不清楚，但有可能是亞洲。有證據(jù)顯示，蚜蟲在入侵一些地區(qū)后，會與當(dāng)?shù)氐奈浵伔N群建立互惠共生的關(guān)系，盡管它們此前都沒有共同進(jìn)化過?！痹u論認(rèn)為紅火蟻和棉蚜在相遇之前可能已經(jīng)存在奇妙而默契的關(guān)系。
無論紅火蟻還是棉蚜，它們在向世界各地擴(kuò)張的過程中，都取得了很大的“成功”，甚至比在原生地繁衍得還要興旺，這要?dú)w功于兩種生物之間互利互惠的關(guān)系。
作者認(rèn)為，探究紅火蟻和棉蚜之間這種復(fù)雜密切的關(guān)系，也為人類重新理解畜牧業(yè)和馴化的內(nèi)涵、重新認(rèn)識人與家禽家畜之間的關(guān)系，提供了寶貴的啟迪。
“我們通常從以人類為中心的角度來看待畜牧業(yè)：農(nóng)民為了自身利益而剝削動物，動物只能被動配合。但事實上畜牧業(yè)本身就是互惠共生的一個例子，人和動物都會從中獲益，甚至在彼此適應(yīng)的過程中獲得遺傳上的改變?！?/strong>
作者：李晨陽
編輯：顧軍
責(zé)任編輯：許琦敏
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