动物所在蝗虫群体防御机制研究中获进展_风闻

@鶴九Tsuruku

“中国科学院院士、中国科学院动物研究所研究员康乐率领的飞蝗（Locusta migratoria）研究团队结合生物化学、分子生物学和行为生态学的研究方法对群居飞蝗防御天敌的机制进行了深入研究。研究团队发现群居型飞蝗大量释放挥发物性化合物苯乙腈（Phenylacetonitrile），而散居型几乎不合成苯乙腈，它是两型飞蝗差别最大的信息化合物。该化合物对种群密度变化响应十分灵敏，群居散居化处理后释放量大幅下降，而散居群居化处理后会急剧产生苯乙腈。

苯乙腈在沙漠蝗（Schistocerca gregaria）中被认为是种内交流的聚集素（Aggregation pheromone）或性信息素（Sex pheromone），但长期以来存在很大的争议。动物所的科学家通过行为测定并没有发现飞蝗对不同浓度苯乙腈表现出趋化性，否认了苯乙腈在飞蝗中是聚集信息素的可能性。因为苯乙腈是苯丙氨酸代谢途径的一个中间化合物，最终生物合成剧毒化合氢氰酸（Hydrogen cyanide）。因此，他们提出科学假说：苯乙腈可能是一种嗅觉警戒化合物，可进一步合成氢氰酸达到防御天敌的目的。”

“在此基础上，利用警告研究的模式食虫鸟—大山雀开展了飞蝗与天敌互作的研究。在双选择实验中，大山雀显著攻击和取食散居型飞蝗，而不喜欢群居个体或者说群居飞蝗不好吃。为了明确是否苯乙腈是大山雀不喜欢群居飞蝗的主要原因，他们通过在散居飞蝗添加苯乙腈，群居飞蝗干扰苯乙腈合成酶和群居RNAi飞蝗涂抹苯乙腈等一系列实验证明了群居飞蝗不好吃的确是其含有苯乙腈引起的。”

“研究模式图解：群居飞蝗（Gregarious locusts）在高密度（Crowding）刺激下起动CYP305M2基因将苯丙氨酸（L-Phenylalanine）转化为苯乙醛肟（Z-Phenylacetaldoxime），苯乙醛肟快速水解为苯乙腈（Phenylacetonitrile，PAN）。苯乙腈作为嗅觉警告信号（Warning signal）对天敌大山雀产生强烈的排斥性。当群居飞蝗受到大山雀攻击时PAN会转化为剧毒氢氰酸（HCN）。这样群居飞蝗利用PAN的警告和转化为HCN的双重功能实现了化学防御天敌的作用。散居状态的飞蝗（Solitary locust）CYP305M2基因失活，化学防御被阻断，采用色彩拟态（Camouflage）防止被天敌发现来保护自己。一旦暴露给天敌便会成为美食。”

“蝗虫好吃，但是味道难闻，如果鸟类执意要吃，蝗虫立即将苯乙腈转化为毒物氢氰酸。蝗虫没有天敌威胁的情况下，其体内的苯乙腈就不会转化为毒物氢氰酸。苯乙腈作为嗅觉警告信号的确可以提示捕食者飞蝗潜在含有的剧毒物质氢氰酸的风险性。因此，捕食者可能进化出了回避氢氰酸风险而对苯乙腈产生了天生的拒避反应。”

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简而言之，散居的沙漠蝗，靠保护色卑微地活着，在温和状态几乎不合成苯乙腈，可以吃，好吃，鸟喜欢吃。集群的沙漠（飞）蝗大量合成苯乙腈，从温和状态变成丧尸状态，不好吃，难闻有毒，鸟不喜欢吃。如果鸟非要吃，苯乙腈可能会转变为有毒氢氰酸。

蝗灾大规模发生时，吃光蝗虫既不现实也不可能，养鸡也做不到。