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對於整個世界來說,2020年註定是不平凡的一年。冠狀病毒並不是今年唯一一個成為頭條新聞的瘟疫。從今年年初開始,蝗蟲已經在世界的一些地區泛濫,它們遮天蔽日,所到之處,農作物和植被幾乎全被它們啃光。
現在,科學家們正在研究,是什麼讓本來習慣獨居的蝗蟲聚集成如此龐大的極具破壞性的群體。最近發表在《自然》(Nature)雜誌上的一項新研究揭示了信息素的秘密。
對於蝗蟲來說,信息素這種化合物就像一種不可抗拒的香水,當蝗蟲發現自己靠近其他蝗蟲時,就會散發出這種化合物。這種化學物質吸引了其他蝗蟲,使得越來越多的蝗蟲加入了蝗蟲的行列,並開始散發更多的信息素,形成了一個反饋迴路,使得它們隊伍規模成指數級增長,最終形成一個「遮天蔽日」的巨大蝗蟲群。
科學家們這一發現提供了幾個驅除蝗災的可能性,包括使用基因工程來改造蝗蟲,讓它們沒有受體來檢測成群的信息素,或者使用人造信息素來吸引和誘捕這些蝗蟲。
研究發現,一種特別的4-乙烯基醇,或4VA在釋放時似乎能吸引蝗蟲,聚集在一起的蝗蟲越多,釋放的4VA就越多。由中國科學院教授樂康領導的研究小組發現,當四隻蝗蟲被放在籠子裡時,它們就開始釋放4VA。研究小組隨後研究了蝗蟲是如何嗅出氣味的,並分離出了蝗蟲觸角中負責檢測蜂擁信息素的部分。
從那裡,他們發現了檢測過程中所需的基因,並生產出缺少Or35關鍵基因的轉基因蝗蟲。研究稱,「與野生型蝗蟲相比,突變體蝗蟲失去了對4VA的吸引力」。
這些發現為解決這些貪婪的害蟲提供了多種可能性,包括使用基因改造,或跟蹤4VA來預測蝗蟲群可能在哪裡形成。還有其他的途徑,包括人造的信息素,使用合成的形式,誘餌陷阱捕捉蝗蟲。樂康和他的團隊嘗試了這種方法,在控制的環境和田間設置了陷阱,在這兩種情況下,都發現蝗蟲被有效地引誘了。
洛克菲勒大學神經遺傳學和行為實驗室的負責人萊斯利·沃斯霍爾(Leslie Vosshall)說,也許最令人興奮的應用將是找到一種能阻斷4VA信號接收的化學物質。她在《自然》雜誌委託撰寫的一篇評論中寫道:「這種分子的發現可能為昆蟲聚集提供了一種化學解毒劑,並導致蝗蟲『退卻』,回到它們平靜、獨居的生活方式。」
沃斯霍爾指出,目前仍有幾個未知數,包括4VA是否是導致蝗蟲群形成的唯一因素,以及其他蝗蟲物種是否對這種化合物有類似的反應。樂康教授對蝗蟲進行基因改造可以提供「可持續的綠色控制」,但他承認這樣的項目需要大規模和長期的努力。「這是一種長期防治蝗蟲的方法,在應用前需要嚴格的生物安全評估。」