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在華南師範大學生命科學學院昆蟲所李勝實驗室,有一間神秘的蟑螂屋,裡面培養了數萬隻品種不同、大小不一的蟑螂(學名為蜚蠊)。
「小強」在普通人的生活中似乎是人人喊打的「公害」。可華南師範大學生命科學學院和昆蟲科學與技術研究所的李勝教授團隊卻覺得它渾身是寶。
北京時間3月21日凌晨,頂級學術期刊《自然》子刊《自然-通訊》在線發表了李勝團隊與中科院上海植物生理生態研究所詹帥研究員等合作完成的研究論文(美洲大蠊發育可塑性的基因組與功能詮釋)。同期,Nature Communications把該研究成果作為重點推出。
雖然是學者,可李勝非常喜歡用「小強」這個大眾化的名字來稱呼他的研究對象。「為什麼用『小強』來叫蟑螂?因為它是真的很強啊,這個詞太貼切了。」
在昆蟲所李勝實驗室,有一間神秘的蟑螂屋,裡面培養了數萬隻品種不同、大小不一的蟑螂(學名為蜚蠊)。
現場視頻,密集恐懼症慎點
「它強在兩個地方,一個是環境適應能力特別強,另一個是再生能力特別強。」李勝說,在所有的「家居」蟑螂中,美洲大蠊(生活中常被稱之為「小強「)體型最大,長度可達53毫米,在發育成成蟲之前會蛻皮6-14次,生命周期也最長,將近有700天。它是一種非常古老的昆蟲,具超強的惡劣環境適應能力,旺盛的生長、生殖、解毒和再生能力。
「小強什麼都吃,不被苦味受體識別的都能吃,萬一吃進去有毒的話還能通過一個非常複雜的解毒酶系統解毒,相關的基因家族會大規模擴張。它還有很強的免疫能力,能容忍病原微生物的侵入。」
通過和其他蜚蠊目物種的基因組對比,研究團隊得出了他們的第一個重大發現:白蟻由蟑螂演化而來,而美洲大蠊介於德國小蠊和白蟻之間,並且美洲大蠊和白蟻的遺傳距離更加接近。李勝表示,目前來說,只能確定蜚蠊是白蟻的祖先,具體由那一種蜚蠊進化成白蟻還是不清楚。「這也是我們目前非常重要的一個研究方向。另外,尋找蟑螂的起源,以及它們如何遷移,這都是我們非常感興趣的內容。」
除了本身的生長能力很強,繁殖能力很強外,研究團隊還發現,小強還有強大的自我解毒和再生能力。
「對昆蟲來說,克服毒素的解毒系統主要包括各種酶和異型物質(殺蟲劑、除草劑等)轉運蛋白。研究團隊在美洲大蠊中確認了178個細胞色素P450s,90個羧酸脂酶或膽鹼酯酶,39種穀胱甘肽轉移酶和115種ATP結合盒轉運蛋白。這些就構成了美洲大蠊獨特的解毒系統。論文提到,和其他蜚蠊目物種比較,美洲大蠊中的P450s擴張最明顯。「為什麼我們現實中會覺得,很多殺蟲劑殺一次蟑螂,就不管用了。因為它的抗藥性非常厲害。」
所以他建議,對蟑螂的防治工作一定要社區和家庭相結合,以小區為單位來防治。「你家庭單兵作戰沒有用,你今天殺了這波,明天那波就來了,至少是以一棟樓為單位來消滅才行。」
另外他還建議,要儘量使用生物藥物來防治蟑螂,而不是農藥,以免產生抗藥性。「我們現在研製的生物藥物有兩個方向,一個是化學氣味,可以把小強都吸引到一個籠子裡;另一個就是病毒,這種病毒轉移性很強,只感染蟑螂,或者是某一類蟑螂,利用這些安全環保高效的方法來防治蟑螂。」
「如果把它的頭摘掉,它的身體還能活動五六天,如果把腿或者觸角剪掉,它幾天之內就能長出來,蛻皮以後就能清晰觀察到幾乎完好如初。」李勝表示,「小強」可再生能力也是研究團隊的一個重點方向。
論文中提到,目前已經成為傷口癒合和組織再生處方藥的康復新液,實際上就是「小強」的乙醇提取液。「目前,我們正在研究,小強是否真正存在『生長因子』,它又是怎麼起作用的,能否再進一步提高它的藥效?」
李勝表示,蟑螂其實在我國就是一味傳統中藥料,在《本草綱目》和《神農本草經》都有記載,其活性成分提取物在臨床上的應用已30餘年,「未來我們希望能利用它的自身特點,研究出穩定的提取物,用來防護口腔潰瘍、胃潰瘍等。」
剛到廣州那年
就被南方的小強「嚇」到了
李勝,從事昆蟲科學研究20餘年,為什麼會選擇蟑螂作為自己的研究對象?
「其實我一開始確實沒想到,廣東的蟑螂這麼恐怖。」 2016年,他作為「傑出人才」和動物學科的學術帶頭人引進到華南師範大學,對於自己下一步的研究方向正處在「選擇期」。「我發現廣東的蟑螂居然是會飛的,有一次去廁所,就有好幾隻大蟑螂飛到身上來,非常討厭。當時覺得,國內當時也沒什麼對蟑螂的深入研究,所以就決心要做這個。」
在他的研究團隊中,不乏女性成員的參與。「前兩天還有兩個女學生說,想要轉到我們團隊來工作。結果看了我們的蟑螂實驗室,猶豫了半天,最終還是決定不幹。」
「最開始到處都是蟑螂,確實很恐怖,而且還有特別強烈的氣味」。夏曉玲就是一名女研究員,她說,能堅持下來全憑「習慣」二字,「我們做實驗,就要用手去抓蟑螂,還要對它進行各種各樣的處理,不習慣不行啊。」
蟑螂很容易產生耐藥性?
答:的確沒錯,所以目前市場上各類農藥也會越來多。很多人發現蟑螂藥只是用一陣的管用,後期蟑螂就不吃蟑螂藥了,這很可能是因為蟑螂的味覺變得不再敏感,它是一種很容易發生基因突變的動物。這也是我們下一步想要研究的方向,到底是什麼原因導致蟑螂基因發生突變,最終使得蟑螂產生耐藥性。
用腳踩懷孕母蟑螂,踩死的那一瞬間真的會有蟑螂卵爆出嗎?還會繼續孵化嗎?
答:這倒不會。但如果蟑螂卵已經成熟了,就算蟑螂母體已經死亡,卵仍然有可能孵化出來。蟑螂產完卵後,它的卵仍然會掛在它的身上,尤其是針對德國小蠊而言,這種情況更為普遍。不過確實要等到卵很成熟的狀態才會發生,一般情況下不會繼續孵化。
蟑螂掉頭真的能活比較久嗎?腹部氣門呼吸原理是真的嗎?
答:是真的。把蟑螂的頭剪掉,它還是能活一個多星期左右。我們對德國小蠊做過實驗,不給它任何東西吃,它仍然能活20天左右。昆蟲是用分布於全身的氣管呼吸,而不是用頭部。
採寫:南都記者尹來 實習生董曉妍 通訊員 李宇紅 楊柳青 任充華
攝影:南都記者譚慶駒
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