你是否吃过油炸蝗虫？在我国某些地方，这是一种特色小吃。据说有增强记忆力、止咳平喘的作用，对百日咳、支气管炎甚至有较好的疗效。

但你真的觉得蝗虫好吃吗？你是否想过蝗虫为何会成灾？它们就没有天敌吗？为何用群居蝗虫饲喂家禽，有时也会导致家禽产生不适反应？

中科院动物研究所康乐院士率领的飞蝗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，群居型飞蝗其实会大量释放一种挥发物性化合物苯乙腈。苯乙腈是苯丙氨酸代谢途径的一个中间化合物，最终会生物合成一种剧毒化合化氢氰酸。但散居型蝗虫却几乎不会合成苯乙腈。所以它是这两种类型飞蝗差别最大的信息化合物。

在一项关于沙漠蝗（一种分布在非洲和亚洲沙漠地区的昆虫）的研究中，苯乙腈曾被认为是种内交流的聚集素或性信息素。但此说法长期以来存在很大争议。中科院动物研究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，因此否认了苯乙腈在飞蝗群内是聚集信息素的可能性。他们提出另一种科学假说：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。

研究中发现，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，其释放量会大幅下降；而散居群居化处理后，又会急剧产生苯乙腈。所以说“群居的蝗虫难吃”是有道理的。为此，研究者利用警告研究的模式，开展了飞蝗与天敌（假设为食虫鸟之一大山雀）互相作用的研究。在双选择实验中，大山雀显著攻击和取食散居型飞蝗，而不喜欢群居中的个体。为了明确是否苯乙腈是大山雀不喜欢群居飞蝗主要原因，他们通过在散居飞蝗身体上添加苯乙腈、在群居飞蝗群中干扰苯乙腈合成酶等一系列实验，最终证明了群居飞蝗不好吃，的确是因其含有苯乙腈引起的。

研究还发现，健康的飞蝗并不释放氢氰酸，但受到鸟攻击后的群居型飞蝗则释放大量氢氰酸。当给散居飞蝗补充苯乙腈后，受扰动的散居型飞蝗也可以产生氢氰酸。这些结果充分证明，蝗虫好吃，但是味道难闻，如果鸟类执意要吃，蝗虫会立即将苯乙腈转化为毒物氢氰酸。蝗虫在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，捕食者可能也进化出了回避氢氰酸风险，而对苯乙腈的味道产生了天生的拒避反应。

C 聚集行为更利于防御？

动物聚集在自然界十分普遍。这种聚集行为的利弊和得失一直以来是进化生物学家和生态学家争议的焦点。特别是聚集后如何有效防御天敌的捕食，以及它们采取什么样的防御策略？

人们发现，群居动物个体从形态、颜色和行为等方面表现得更加容易暴露自己，比如具有更鲜亮的色彩等。这种现象被称为“警告”信号。颜色、气味、味道和声音等警告信号往往与它们含有某种有毒物质关联，诱发捕食者学习回避特定信号的行为，甚至有些捕食者进化出天生就会回避某些警告信号的行为。比如蝗虫有很多天敌，同时也是人类喜食的昆虫种类，但人们观察到蝗灾大发生时却很少有天敌喜欢捕食群居型蝗虫。用群居蝗虫饲喂家禽也会导致家禽的不适反应。

但群居动物是如何获得警告信号、警告信号与毒物如何相互协调来防御天敌捕食呢？这是人们还在探讨的问题。人们发现，蝗灾暴发的最关键原因是蝗虫从散居型到群居型的转变，其中也包括它们长期进化出来的防御策略的转变。

无论是飞蝗在群居时会改变体色，还是大量产生苯乙腈，中科院动物研究所的飞蝗研究团队的研究都是针对动物聚集后共同御敌的行动。而关于苯乙腈的研究还在国际上首次报道了动物巧妙的化学防御策略。相关研究成果已于2019年1月24日3时在线发表于国际著名学术出版社美国科学促进会AAAS的旗舰杂志《Science Advances》上。中国科学院动物研究所魏佳宁副研究员为论文第一作者、康乐院士和王宪辉研究员为论文的通讯作者。他们发现的这种机制，代表了飞蝗在自然界中应对多种天敌和捕食者的普遍防御策略，这可能也是飞蝗成灾的一个重要原因。苯乙腈关键合成酶也将成为良好的遗传防治该害虫的靶点，同时为降低飞蝗食品有毒物质含量提供了解决途径。

制图/黄文倩

作者：易芝娜返回搜狐，查看更多