出品：科普中國(guó)

作者：昆蟲實(shí)習(xí)生（生物學(xué)博士）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

編者按：為了解前沿科技動(dòng)態(tài)，科普中國(guó)前沿科技項(xiàng)目推出“帶你讀懂科學(xué)頂刊”系列文章，精選權(quán)威期刊的優(yōu)秀論文，第一時(shí)間用通俗語(yǔ)言進(jìn)行解讀。讓我們透過(guò)頂刊之窗，拓寬科學(xué)視野，享受科學(xué)樂(lè)趣。

提起蝗蟲，現(xiàn)在的小伙伴們可能會(huì)有點(diǎn)陌生，記憶只停留在小時(shí)候草地里捉的螞蚱以及有些地方的餐桌上。

然而在早些年，我們的父輩祖輩生活的時(shí)代，人們可謂是談“蝗”色變，這一點(diǎn)從造字上就可見(jiàn)端倪，“蝗”字為“蟲”“皇”的組合字，古人面對(duì)鋪天蓋地的蝗災(zāi)無(wú)能為力，認(rèn)為蝗蟲是蟲中之皇，甚至還修建了蝗神廟供奉，祈禱不要發(fā)生蝗災(zāi)。所以，蝗災(zāi)與水災(zāi)、旱災(zāi)一起成為我國(guó)古代農(nóng)耕文明的三大災(zāi)害。

蝗蟲

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

我國(guó)古代先民與蝗蟲斗爭(zhēng)了幾千年，但直到新中國(guó)成立，經(jīng)過(guò)科學(xué)防治，蝗災(zāi)才得以消弭。即使如此，蝗蟲在整個(gè)世界范圍內(nèi)的威脅還是不容小覷，幾乎每年我們都能從新聞上看到蝗蟲對(duì)世界不同地區(qū)帶來(lái)嚴(yán)重災(zāi)難。

所以出于防患于未然的考慮，我們國(guó)家一直都在進(jìn)行蝗蟲防治的研究，并且早已不是僅僅進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類和形態(tài)觀察，而是已經(jīng)深入到分子領(lǐng)域，甚至走在世界的前沿。

散居蝗蟲與群居蝗蟲

在最近的一項(xiàng)研究中，中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了散居雌性蝗蟲釋放大量的鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）來(lái)吸引散居和群居雄蟲，這使得他們可以順利地繁衍后代。

所謂散居蝗蟲，其實(shí)是相對(duì)于群居蝗蟲而言的。散居蝗蟲其實(shí)就是夏秋草地里蹦蹦跳跳的綠色螞蚱，因?yàn)轱w蝗在自然狀態(tài)下是以散居的形式存在的，只有一些外界因素使它們聚集后才會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿壕拥臓顟B(tài)，散居的飛蝗通體呈綠色，和草叢融為一體，默默地生活在野外，只有為了繁衍后代時(shí)，一雌一雄兩只蝗蟲才會(huì)走到一起，在完成使命后又會(huì)分開(kāi)，繼續(xù)做“獨(dú)行俠”。

而群居蝗蟲則完全相反，幼年的身體以褐色和黑色為主，在草地里顯得格格不入，一大群蝗蟲生活在一起，并且像滾雪球一樣不斷壯大，很少單獨(dú)行動(dòng)，最終形成蝗災(zāi)。

散居型和群居型飛蝗

（圖片來(lái)源：中科院之聲）

所以群居和散居蝗蟲是相對(duì)而言的，并且兩種形態(tài)是可以互相轉(zhuǎn)化的。科學(xué)家之前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這兩種蝗蟲轉(zhuǎn)化的重要化合物4VA，以及這兩種蝗蟲發(fā)生顏色變化的原理，感興趣的小伙伴可以去閱讀一下我們的其他科普文章。

大群蝗蟲

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

在群居蝗蟲中，由于是一個(gè)巨大群體，雌雄比約為1：1，脫單當(dāng)然很容易，基本沒(méi)有難度。但是散居蝗蟲呢，一個(gè)個(gè)都是“獨(dú)行俠”，更有甚者從小到大就沒(méi)見(jiàn)過(guò)同類，那它們還能順利繁殖后代嗎？但即使是這樣，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)散居蝗蟲照樣可以繁殖產(chǎn)生后代，其中的原因到底是什么呢？

蝗蟲繁衍

許多昆蟲都會(huì)發(fā)聲，蝗蟲也不例外，那么會(huì)不會(huì)是聲音召喚來(lái)了異性蝗蟲呢，然而科學(xué)家們目前的研究還沒(méi)有證據(jù)說(shuō)明聲音在吸引異性蝗蟲中發(fā)揮了作用。

而在此之前沙漠蝗蟲（Schistocerca gregaria）的性信息素也受到關(guān)注。并且有人發(fā)現(xiàn)雌性沙漠蝗蟲釋放的化合物，如2,6-壬二烯和戊酸，能夠引發(fā)雄性的電生理反應(yīng)（EAG）和誘發(fā)交配行為。之前被認(rèn)為是沙漠蝗蟲的聚集信息素或性信息素的苯乙腈（PAN），在前段時(shí)間被證明是一種警戒性化合物，是飛蝗（Locusta migratoria）用于對(duì)抗鳥類捕食和同類相食的毒素前體。

這提示我們，群居和散居飛蝗的差異除了看得見(jiàn)的之外，還有聞得到的。例如群居飛蝗釋放的4-乙烯基苯甲醚（4VA）作為聚集信息素，吸引同種個(gè)體形成群體，還可以促進(jìn)雌性蝗蟲的同步性成熟。那么科學(xué)家們自然就想到，散居飛蝗會(huì)不會(huì)有一種類似的化合物來(lái)吸引同類呢？畢竟氣味可以傳得很遠(yuǎn)。

蝗蟲幼蟲

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

首先，科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，在飛蝗觸角上一些主管嗅覺(jué)的結(jié)構(gòu)在雌雄之間是有差異的，并且在成年蝗蟲中更多，這進(jìn)一步證實(shí)了氣味信息的猜想：應(yīng)該有一種特殊的化學(xué)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)雌雄蟲之間的通信。

于是科學(xué)家采集了雌雄飛蝗身上的所有揮發(fā)化合物，把它們一一分離進(jìn)行蝗蟲行為實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)不懈的努力終于找到了散居雌性蝗蟲大量釋放的鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）可以吸引散居和群居雄蟲，并且蟲子越少，這種吸引力還會(huì)更強(qiáng)，這不就完美地解決了散居飛蝗的戀愛(ài)難題了嗎！這使得密度極低的散居飛蝗也能順利找到伴侶，并且將種群繁殖下去。

那么，我們發(fā)現(xiàn)的這一現(xiàn)象，除了明白了散居飛蝗的“戀愛(ài)”之旅，還有什么意義嗎？答案是肯定的，首先生物學(xué)是基礎(chǔ)科學(xué)，需要廣泛的研究積累，有時(shí)候昆蟲里的一篇研究就可能為未來(lái)人類的某些研究提供思路，當(dāng)然這有一定的運(yùn)氣成分；另一方面，由于飛蝗可以在群居和散居之間相互轉(zhuǎn)化的特性，這種主要產(chǎn)生于散居雌蟲的吸引劑，也是檢測(cè)和防治蝗災(zāi)形成的潛力股！

參考文獻(xiàn)：

[1] Cui W, Ge J, Chen D, Nie X, Dong L, Wang X, Kang L. Dibutyl phthalate released by solitary female locusts mediates sexual communication at low density. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Jul 23;121(30):e2401926121. doi: 10.1073/pnas.2401926121