蝗災如何滅？解鈴還須繫鈴人，用氣味誘殺蝗蟲

今年是一個瘟疫大災之年，新冠病毒SARS-Cov-2引起的COVID-19大流行正在肆虐全球，就在人們急切等待疫苗和藥物來消除病毒瘟疫時，一種新的古老的瘟疫卻悄然而至，此種瘟疫無法用疫苗或藥物消退，人們稱之為蝗災。

一個孩子在肯亞拍打蝗蟲，2020年沙漠蝗災在整個非洲東部蔓延。圖片來源：Patrick Ngugi / AP / Shutterst

在氣候變化的驅動下，異常多雨的季節往往引起蝗蟲的種群爆炸。蟲群可包含數十億隻昆蟲，覆蓋數百平方公裡，一夜之間，甚至將植被和農作物蠶食殆盡，嚴重威脅人類的生存環境和糧食安全。

龐大的蟲群如何形成？

孤獨蝗蟲很容易被天敵消滅，為了提高自身的生存能力，蝗蟲會不斷的相互吸引，從而創造出越來越多的群居蝗蟲，有實驗表明，散居蝗蟲的60%被大山雀吃掉，而群居蝗蟲只被大山雀吃20%。關於蝗蟲成群的成因，科學家試圖想找尋其中的答案。

前不久，我國科學家最新研究發現，一類聚集信息素分子在蝗蟲過渡到破壞性群居形式的過程中起著至關重要的作用，這種信息素，科學家將其命名為4-乙烯基茴香醚（4VA）。

信息素能夠促進兩昆蟲兩性之間的關係。圖片來源網絡。

信息素4-乙烯基茴香醚（4VA）的發現。

我國科學家從蝗蟲散發出的35種化合物中，鑑定出6種化合物高度富含在群居昆蟲中。隨後對每種化合物誘捕蝗蟲的能力進行了測試，意外發現只有4-乙烯基茴香醚分子被證明具有很高的效力，並且在幼年和成年發育階段顯著吸引了雄性和雌性蝗蟲。至關重要的是，4-乙烯基茴香醚對孤立蝗蟲和群居蝗蟲同樣具有吸引力，這表明感知這種聚集信息素的能力是先天的。

在佛羅裡達州一工廠的黃色蝗蟲特寫。圖片來源於網絡。

當蝗蟲的種群密度上升時，空氣中4-乙烯基茴香醚的濃度會顯著增加。作者進行了一項精細的實驗，以確定需要將多少只蝗蟲聚在一起才能誘導這種聚集信息素的產生。答案是驚人的：僅僅四個或五個就足夠了。

蝗蟲如何感覺到4-乙烯基茴香醚？

該分子是一種揮發性的增香劑，作者推測，昆蟲觸角中的嗅覺神經元會檢測到它。確實，研究人員發現，孤獨蝗蟲和群居蝗蟲的嗅覺神經元對此信息素都極為敏感。

小蝗蟲頭部長長的觸角內有豐富的嗅覺神經元。圖片來源於網絡。

是否存在一類受體蛋白能夠感知氣體分子呢？

隨後科學家對蝗蟲141種氣體受體進行分析發現，鑑定出一個稱為OR35的受體，該受體被4-乙烯基茴香醚強烈選擇性地激活，為了進一步驗證Or35基因編碼的蛋白是否作為4-乙烯基茴香醚的蛋白受體，研究人員使用基因組編輯技術CRISPR–Cas9產生了缺少該基因的突變蝗蟲，然後測試了昆蟲的行為反應。這些突變的蝗蟲對4-乙烯基茴香醚沒有觸角反應，無法檢測信息素並表現出反應。這一發現令人振奮，因為它表明可以對蝗蟲進行改造以使其不受信息素的影響。

氣體誘捕「武器」或可問世。

科學家既然發現了一種聚集信息素4-乙烯基茴香醚在蝗蟲成群形成過程中起重要的作用，而且找到了能夠感知此信息素的蛋白受體，那是否可以用4-乙烯基苯甲醚作為誘餌，來誘捕蝗蟲呢？

在最後的一系列實驗中，科學家對聚集信息素進行了測試。在人造室外誘捕器實驗中，用4-乙烯基苯甲醚誘餌的粘性誘捕器成功地誘捕了實驗室釋放的數十隻蝗蟲。部署在中國天津附近溼地保護區中的同一類型的粘性誘捕器成功捕獲了少量的野生蝗蟲。

生物誘捕裝置。圖片來源於網絡。

存在一些問題。

儘管科學發現可以用此種信息素作為誘餌誘捕少量蝗蟲，但是仍然存在一些問題。

尚不清楚4-乙烯基苯甲醚是否僅負責蝗蟲的初始聚集，或者是否還引發蝗蟲聚集後色素沉著的變化和隨後的侵略性蜂群行為。聚集信息素可能只會使蝗蟲聚集在一起，而其他次要機制（可能還有額外的揮發性信號）則可能會引起昆蟲形態和行為的進一步變化，需要進一步調查以確定沙漠蝗蟲是否也對4-乙烯基茴香醚有反應。

這一發現如何應用於蝗災的實際問題需要解決。4-乙烯基苯甲醚可以誘捕蝗蟲，然而，效率不高，並且為了擴大捕獲能力，將需要開發更有效的信息素版本以及更強大的捕獲技術。