蝗虫会有一个什么现象(当一只蝗虫遇上一群蝗虫)

蝗虫会有一个什么现象(当一只蝗虫遇上一群蝗虫)(1)

对不起,走错片场了,我们仍然是一个严谨不严肃的科普号。

一提起电视剧里的黑帮,大家脑海里浮现出来的一定是手里拿着斧头、穿着黑衣、戴着墨镜的大哥们剑拔弩张的场景。黑帮这个词的出现不仅是因为他们的邪恶黑暗,还与他们的服装有着密切关系,正是由于他们每次出场往往是成群结队的黑色服装,“黑”这个字才和他们结下不解之缘。不过,他们为啥喜欢穿黑衣服呢?除了帅气之外难道就没有其他意义了吗?

(没错,帅就完事了!

也许,我们中科院动物所的一篇关于蝗虫的研究成果可以解释,不过在展示论文内容之前,我们得要从头开始谈谈蝗虫~

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蝗虫会“黑化”

蝗虫,学名飞蝗(Locusta migratoria)后腿发达,用后腿可以跳比身体长数十倍的距离。

蝗虫喜欢生活在热带、温带的草地和沙漠地区。唯一的娱乐活动就是“蝗上蝗”

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其在全球范围内共有10个亚种,而在我国活动主要有东亚飞蝗、亚洲飞蝗和西藏飞蝗3种,其中的东亚飞蝗最是恶名昭彰,史籍所记载的蝗灾大多是由其引发。而这一次在东非地区发生,横跨影响了十几个国家的大蝗灾的罪魁祸首也是飞蝗另一个亚种——沙漠飞蝗造成的。在不少人眼中蝗虫就是灾难的象征,给人类社会的正常生产发展造成严重的破坏。

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(图/美联社)

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(图/美联社)

但是,说起蝗虫“亲切”的另一面相信很多人都不会陌生,那就是当他们呈现绿色的时候,这时它们不仅人畜无害,反而能成为你童年的玩伴。

其实,蝗虫具有“体色多型”的特性,自身可以在绿与黑两种体色之间发生转化,呈现何种颜色取决于蝗虫是“落单”还是“集合”。

“落单”是散居型 (solitarious phase),指的是蝗虫零散地分开活动,种群密度较低的情况,这时它们会呈现出绿色;而“集合”是群居型 (gregarious phase),指的是蝗虫集体活动,形成蝗群,能够引发蝗灾的情况,这时它们会变成黑色。

(巴啦啦能量,黑魔法变身~)

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东亚飞蝗散居型(上)和群居型(下)

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沙蝗散居型(左)和群居型(右)

蝗虫这种体色的变化具有非常重要的生存意义。当其散居时,绿色的体色可以就帮助它可环境融为一体,进行完美的潜藏,让捕食者无法发现,而当各处潜藏的蝗虫集合起来后,由散居转变为群居,转换后的黑色体色既可以使它们进行同种间相互识别,又可以对天敌发出警戒信号抵御捕食。这不就是潜藏在正常人群当中的黑帮,在接头后,卸下伪装的外表,换上黑衣,准备开干的节奏吗?

(我怀疑黑帮在抄袭蝗虫,并且我掌握了充分的证据

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变绿没那么简单

凭什么蝗虫会变色,我们却不可以呢?这不是非常不公平的一件事吗?

假若可以像蝗虫一般可以把自己变得亮绿亮绿的,生活能增添多少乐趣呀。为了实现自己变绿的理想,科学家们坚持不懈地进行了一次又一次实验探索,在变绿科研的路上愈行愈远。

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在过去的一个时期内,科学家们发现保幼激素可以诱导出蝗虫绿色的出现。

保幼激素 ( juvenile hormone, JH),这名字一听就感觉和有些人用于美容的肉毒杆菌毒素的作用差不多——“保持童颜”。事实上确实如此,保幼激素在发育过程中由昆虫的咽侧体所分泌产生。在幼虫期,能抑制成虫特征的出现,使幼虫蜕皮后仍保持幼虫状态;在成虫期,有控制性的发育、产生性引诱、促进卵子成熟等作用。

早在 50 ~ 70 年代就有学者把散居蝗虫幼虫的咽侧体(能分泌保幼激素)移植到群居蝗虫幼虫体内,或直接将保幼激素及其类似物注射到群居蝗虫的幼虫体内,观察其体色变化。实验证明,JH确实能诱导蝗虫出现绿色体色。

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值得强调的是,保幼激素目前只在昆虫中有发现,其它动物包括人类并不会分泌这一激素。所以,我们想通过这条途径变绿怕是没有可能,只能期待科学家发现关于变绿更深的机理了。

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神奇调色板

回到关于“黑帮”的讨论上,黑帮的黑衣仅仅是套在外面的衣服,对比之下蝗虫变黑的方式明显是更加的帅气(雾)。如何变绿尚无定论,但如何变黑,蝗虫到底如何完成“黑化”的秘密已经被揭露。

中国科学院动物研究所康乐研究员和他的团队提出一个机制——“调色板效应”。蝗虫的绿色是由于黄色和蓝色素的组合形成,那么在绿色的基础在加上红色,黑色不就获得了吗?一个个简单的假说,却得到巨大的成功,其实换装的原理就这么简单。

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实验结果显示,在绿色蝗虫和黑色蝗虫中,一种名为β胡萝卜素结合蛋白(βCBP)的表达数目差异巨大,而且与种群密度呈正相关。

而且,βCBP可以与β胡萝卜素发生结合能够形成的红色复合物,基于这个假说,研究员便给散居蝗虫饲喂β胡萝卜素后进行群居饲养,发现蝗虫体内β胡萝卜素结合蛋白水平果然显著增加,几乎一半蝗虫体色由绿色转变成黑色背面/棕色腹面,而其余蝗虫转变为黑色。

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康乐研究组首次证明飞蝗的黑色(或棕色)是由红色的色素复合体所决定,而且这种体色变化是能够响应种群密度的改变。

这项研究揭示了动物通过巧妙的利用物理的三原色配色来形成群居体色的一种适应性进化机制,从中还可以合理地推测出我们世界中动物斑斓的体色都是三原色的组合所实现。

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部分图片来自网络,侵删

参考资料:

[1]朱道弘, 阳柏苏. 飞蝗变型及体色多型的内分泌控制机理[J]. 动物学研究, 2004(05):93-97.

[2]Yang, Meiling, et al. "A β-carotene-binding protein carrying a red pigment regulates body-color transition between green and black in locusts." Elife 8 (2019): e41362.

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