危险的“求爱信号”！蜘蛛会操控雄性萤火虫布下“杀猪盘”？｜封面科考队

来源：封面新闻

封面新闻记者 谭羽清 图片由被访者提供

萤火虫的点点亮光给夏日增添了一丝浪漫气息，而这些光芒也是它们自己“爱的信号”。

但事实有时并非如此唯美，当雄性萤火虫顺着某个雌性的“求爱信号”找过去后，面对的可能不是一位“淑女”，而是另一个倒霉的“单身汉”，以及沦为盘中餐的命运。

近日，华中农业大学付新华教授团队与湖北大学李代芹教授、张士昶副教授团队在国际学术期刊《当代生物学（Current Biology)》上报道了一种新发现：某些蜘蛛能够操控并利用雄性萤火虫发光信号，进而诱捕更多雄性萤火虫。

8月22日，付新华接受封面新闻记者采访，介绍了这一神奇的发现以及背后跨越10余年的研究故事……

蜘蛛为何能操纵萤火虫？

是它们更聪明吗？

在求偶季，许多种类的雄性萤火虫会用两节发光器在空中飞行发出多脉冲的雄性展示求偶信号，而雌性萤火虫则躲藏在草丛中，只用一节发光器闪光吸引追求者。

而我国科学家团队研究发现，常见的结网型蜘蛛——大腹园蛛，会操纵触网的雄性边褐端黑萤，通过缠绕和注射微量毒素使其产生变化，然后只用一节发光器闪光，模拟雌性求偶单脉冲信号，从而吸引更多雄萤前来求偶交配，落入蛛网中。

对此，研究团队推测，尽管结网型蜘蛛的视力较差，但它们能够感知萤火虫的闪光信号，并采取不同的操纵、捕食策略。蜘蛛的毒素可能会影响萤火虫控制闪光信号的神经系统，使信号发生改变。

那么，拥有这样宛如“精神控制”般的高超捕食策略，是否反映出大腹园蛛远比我们想象的要聪明？可惜并非如此。

“它们应该就是进化了。当蜘蛛的祖先偶然缠绕、叮咬雄性萤火虫注射毒液之后，会出现额外的收益，捕食到更多萤火虫，利于个体生存繁衍，于是这种行为就被遗传了下来。”付新华表示，蜘蛛操控萤火虫的发光信号的行为其实是一种本能，并非通过后天学习而来，像蜘蛛这样的节肢动物没有智能，不具备学习能力。

不过，不仅是大腹园蛛，付新华在调查萤火虫时发现，某些其他种类结网的蜘蛛也具备这种神奇的本能，而会被蜘蛛操纵发光信号的萤火虫，也不只边褐端黑萤一种。

研究之初

连科学家都不相信蜘蛛会操纵萤火虫

早在20年前，在付新华的学生时代，常常前往野外“追萤”的他就察觉到，许多蜘蛛网中的萤火虫都是雄萤，没有雌萤。他进一步研究发现，多种结网蜘蛛都有类似的行为，于是推测这是一种普遍的新型捕猎策略。

到了2010年，付新华迎来了与蜘蛛行为学专家李代芹合作深入研究这一神奇现象的机会。付新华回忆，对于他提到的蜘蛛操纵、诱捕萤火虫的案例，李代芹一开始并不相信，说从未观察过类似的现象。直到他在5月初的夜晚，开着车，把将信将疑的李代芹带到了武汉人烟稀少的城郊，连续观察了萤火虫和蜘蛛一周以上，才使李代芹亲眼看到了蜘蛛操纵萤火虫闪光信号捕猎的行为，信服了自己的说法。

然后，李代芹对付新华说：“你的理论有很高可能性是对的，当然我们要做实验证实它。”当时已是5月中旬，边褐端黑萤雄性数量到达了高峰期，很快研究团队就选定了武汉江夏区，开始进行为期约半个月的实验。

期间他们发现，当在蜘蛛网上放置正常发光的雄性边褐端黑萤时，大腹园蛛会进行典型的操纵行为，并长时间等待；当发光器涂黑的雄性边褐端黑萤放置在网上时，大腹园蛛则直接取食，不进行操控。经过操纵的萤火虫明显比其他组别的雄萤吸引更多雄萤触网。而萤火虫发光器涂黑的对照组和去除蜘蛛但保留正常发光雄萤的对照组，则很少或者几乎没有吸引到雄萤触网。

研究相关图表

研究人员同时用红外相机和光电倍增管拍摄边褐端黑萤雄萤在空中飞行闪光频率、雌萤在草丛中的求偶闪光频率及雄萤被操纵后的闪光频率，并用分析软件进行分析对比。分析发现，边褐端黑萤雄萤在空中发出多脉冲的闪光频率，而被蜘蛛操纵后则发出类似雌萤在草丛中求偶的单脉冲闪光频率。

一项“封存”了

十余年的前沿成果

付新华团队的这项研究成果在近日发表后，收到了包括《自然（Nature ）》《科学（Science）》等多家著名国际学术期刊网站的报道、评论。但在10多年前，他们初次向学术期刊投稿这项研究成果时，并没有得到认可。

研究团队成果在《当代生物学》上发表

谈到在推进这项研究时遇到的挑战，付新华笑称：“投稿，是最大的挑战，因为（研究的结论）太匪夷所思了。”他表示，其实在2011年的萤火虫季，团队又进行了一些试验补充数据后，就开始向学术期刊投稿。

然而，当他们的论文成功被一家较有影响力的学术期刊接收后，却因为一位专家的质疑而无法发表，“那位审稿专家不相信蜘蛛能跨物种的操纵模拟信号，所以拒绝了我们。”

随后，付新华和李代芹团队又补充了试验数据，继续向学术期刊投稿，但都没有被理想的期刊接收，心灰意冷的他们只能暂时放弃了投稿。“我和李老师都希望把任何事情都做得比较完美。”谈到为什么当时研究团队没有随便在某个不知名的期刊发表这项成果，付新华解释道。

10余年后的今天，他们的坚持得到了回报，研究成果顺利刊登于国际学术期刊《当代生物学》，“这次相关论文送审后得到了审稿人的高度认可。我们根据建议修改完，论文很快就发表了。”《科学》在相关新闻报道中写道：“这项研究标志着科学家首次在蜘蛛身上观察到这种‘操纵性’行为。”

此外，没有清晰的视频资料，是10年前付新华及其团队的发现不被认可的原因之一。为了解决蜘蛛操纵萤火虫现象拍摄难问题，付新华当下正在研发能同时通过红外通道、可见光通道进行拍摄的双光路摄像机。

“红外线能拍摄到萤火虫的细节，可见光则能拍到它们的闪光频率。两种通道同时拍摄后，在后端进行视频融合，就能实现在环境光线全无的情况下，把任何微弱的生物发光行为都拍摄下来。”当下，这种设备的首版样机已经完成，付新华团队正在对其进行优化。

蜘蛛毒素

将助力揭示萤火虫重要谜题

本次研究成果，为学界提供了一个新的视角，预示着自然界可能远比科学家想象得要复杂，或许不仅是蜘蛛，很多其他捕食者都会利用更复杂的信号进行诱捕、捕食。

付新华表示，未来他一方面会继续与李代芹合作，去寻找、验证更多有着“操控与被操控”关系的蜘蛛与萤火虫种类，研究蜘蛛此类行为的进化机制；一方面则会进一步研究蜘蛛利用毒素影响、控制萤火虫光信号的机制。

后一类研究工作，或许能帮助付新华解开一个重要的科学谜题：萤火虫发光器的闪光机制是什么？

“萤火虫发光器的发育机制”“萤火虫的闪光控制机制”为萤火虫研究领域的“两大科学高峰”，今年年初，付新华团队关于“萤火虫成虫发光器发育及发光调控的分子机制”的论文发表于《自然-通讯（Nature Communications）》，部分解答了第一个难题。因此，当下及未来付新华团队将聚焦揭秘第二个难题。

但是萤火虫发光器闪光机制涉及神经生物学，这让它的研究较难切入。而付新华看到，能影响萤火虫闪光的蜘蛛毒素，或是推进这项研究的好切口，“大腹园蛛的毒素能够被分析出来，然后我们就可以继续探究它作用在什么部位、器官，以至于使萤火虫的闪光频率发生了改变，其中又有哪些基因参与了它闪光频率的改变。有一个外部的抓手，相对就更容易地去揭开萤火虫闪光控制的机制。”