科学新发现！散居蝗虫如何寻找伴侣并繁殖后代?

提起蝗虫，现在的小伙伴们可能会有点陌生，记忆只停留在小时候草地里捉的蚂蚱以及有些地方的餐桌上。

然而在早些年，我们的父辈祖辈生活的时代，人们可谓是谈“蝗”色变，这一点从造字上就可见端倪，“蝗”字为“虫”“皇”的组合字，古人面对铺天盖地的蝗灾无能为力，认为蝗虫是虫中之皇，甚至还修建了蝗神庙供奉，祈祷不要发生蝗灾。所以，蝗灾与水灾、旱灾一起成为我国古代农耕文明的三大灾害。

蝗虫

（图片来源：veer图库）

我国古代先民与蝗虫斗争了几千年，但直到新中国成立，经过科学防治，蝗灾才得以消弭。即使如此，蝗虫在整个世界范围内的威胁还是不容小觑，几乎每年我们都能从新闻上看到蝗虫对世界不同地区带来严重灾难。

所以出于防患于未然的考虑，我们国家一直都在进行蝗虫防治的研究，并且早已不是仅仅进行统计分类和形态观察，而是已经深入到分子领域，甚至走在世界的前沿。

散居蝗虫与群居蝗虫

在最近的一项研究中，中国科学家发现了散居雌性蝗虫释放大量的邻苯二甲酸二丁酯（DBP）来吸引散居和群居雄虫，这使得他们可以顺利地繁衍后代。

所谓散居蝗虫，其实是相对于群居蝗虫而言的。散居蝗虫其实就是夏秋草地里蹦蹦跳跳的绿色蚂蚱，因为飞蝗在自然状态下是以散居的形式存在的，只有一些外界因素使它们聚集后才会转变为群居的状态，散居的飞蝗通体呈绿色，和草丛融为一体，默默地生活在野外，只有为了繁衍后代时，一雌一雄两只蝗虫才会走到一起，在完成使命后又会分开，继续做“独行侠”。

而群居蝗虫则完全相反，幼年的身体以褐色和黑色为主，在草地里显得格格不入，一大群蝗虫生活在一起，并且像滚雪球一样不断壮大，很少单独行动，最终形成蝗灾。

散居型和群居型飞蝗

（图片来源：中科院之声）

所以群居和散居蝗虫是相对而言的，并且两种形态是可以互相转化的。科学家之前就已经发现这两种蝗虫转化的重要化合物4VA，以及这两种蝗虫发生颜色变化的原理，感兴趣的小伙伴可以去阅读一下我们的其他科普文章。

大群蝗虫

（图片来源：veer图库）

在群居蝗虫中，由于是一个巨大群体，雌雄比约为1：1，脱单当然很容易，基本没有难度。但是散居蝗虫呢，一个个都是“独行侠”，更有甚者从小到大就没见过同类，那它们还能顺利繁殖后代吗？但即使是这样，科学家们发现散居蝗虫照样可以繁殖产生后代，其中的原因到底是什么呢？

蝗虫繁衍

许多昆虫都会发声，蝗虫也不例外，那么会不会是声音召唤来了异性蝗虫呢，然而科学家们目前的研究还没有证据说明声音在吸引异性蝗虫中发挥了作用。

而在此之前沙漠蝗虫（Schistocerca gregaria）的性信息素也受到关注。并且有人发现雌性沙漠蝗虫释放的化合物，如2,6-壬二烯和戊酸，能够引发雄性的电生理反应（EAG）和诱发交配行为。之前被认为是沙漠蝗虫的聚集信息素或性信息素的苯乙腈（PAN），在前段时间被证明是一种警戒性化合物，是飞蝗（Locusta migratoria）用于对抗鸟类捕食和同类相食的毒素前体。

这提示我们，群居和散居飞蝗的差异除了看得见的之外，还有闻得到的。例如群居飞蝗释放的4-乙烯基苯甲醚（4VA）作为聚集信息素，吸引同种个体形成群体，还可以促进雌性蝗虫的同步性成熟。那么科学家们自然就想到，散居飞蝗会不会有一种类似的化合物来吸引同类呢？毕竟气味可以传得很远。

蝗虫幼虫

（图片来源：veer图库）

首先，科学家们研究发现，在飞蝗触角上一些主管嗅觉的结构在雌雄之间是有差异的，并且在成年蝗虫中更多，这进一步证实了气味信息的猜想：应该有一种特殊的化学信号来实现雌雄虫之间的通信。

于是科学家采集了雌雄飞蝗身上的所有挥发化合物，把它们一一分离进行蝗虫行为实验，经过不懈的努力终于找到了散居雌性蝗虫大量释放的邻苯二甲酸二丁酯（DBP）可以吸引散居和群居雄虫，并且虫子越少，这种吸引力还会更强，这不就完美地解决了散居飞蝗的恋爱难题了吗！这使得密度极低的散居飞蝗也能顺利找到伴侣，并且将种群繁殖下去。

那么，我们发现的这一现象，除了明白了散居飞蝗的“恋爱”之旅，还有什么意义吗？答案是肯定的，首先生物学是基础科学，需要广泛的研究积累，有时候昆虫里的一篇研究就可能为未来人类的某些研究提供思路，当然这有一定的运气成分；另一方面，由于飞蝗可以在群居和散居之间相互转化的特性，这种主要产生于散居雌虫的吸引剂，也是检测和防治蝗灾形成的潜力股！

参考文献：

[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

出品：科普中国

作者：昆虫实习生（生物学博士）

监制：中国科普博览