小小的蚜蟲,是如何成為混世大魔王的?密恐慎入!

出品：科普中國

製作：考小拉 （昆蟲專門店）

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

在大多數人的印象中，蚜蟲是一種身材嬌小的害蟲，它既沒有蝴蝶的絢爛，也沒有螞蟻的力量，只是成千上萬的昆蟲家族裡沒有什麼過人之處的小小一員。

但最近，中國科學院動物所一項關於蚜蟲的研究給我們揭示了一個奇妙的蚜蟲世界。科學家們發現，同一種蚜蟲會因為寄生的植株不同而進化出不同的適應性，比如「常駐」菸草的桃蚜就比平時生活在甘藍或者白菜上的桃蚜更能在菸草上茁壯成長。也就是說，蚜蟲具有超強的適應能力，可以說是昆蟲界的「混世大魔王」。

那麼，小小的蚜蟲，是如何成為混世大魔王的呢？

△蚜蟲與螞蟻來源：699pic.com

昆蟲界的混世大魔王

蚜蟲又叫蜜蟲，雖然名字如此甜蜜，但它可是世界上最具破壞性的害蟲之一，其所到之處農作物無一倖免。最厲害的是，蚜蟲具有所向披靡的繁殖能力。蚜蟲既能進行有性生殖也能進行無性生殖，可以瞬間完成n次方的複製粘貼，分分鐘讓一個有密集恐懼症的人抓狂。

值得一提的是，蚜蟲的世界是一個名副其實的母系世界，雌性蚜蟲數量遠遠超過雄性。在這個母系世界裡，大部分的蚜蟲都能進行孤雌繁殖和卵胎生，對於蚜蟲寶寶來說就是「媽媽自己生了我」，而且由於寶寶和媽媽高度相似，寶寶基本就是另一個媽媽。

一個春天過去，一隻蚜蟲媽媽在經過孵化後可以產生上億隻蚜蟲寶寶。當然秋天的時候蚜蟲也會發生有性繁殖，一些雄性寶寶們也能出來見見世面，但是數量卻遠遠少於雌性寶寶。新生的蚜蟲寶寶們為了茁壯成長，會向大片大片的農作物發起進攻，那時它們就像無數個舉著刀叉的小惡魔一般，讓農作物就全部遭了殃。

△蚜蟲正在直接生產小蚜蟲來源：維基百科「蚜蟲」條目

蚜蟲還有一個大招，它是動物世界中極少數可以通過自身進行光合作用來合成色素（類胡蘿蔔素）的角色。雖然這種本領在植物世界裡稀鬆平常，但大部分動物都是通過食物來吸取類胡蘿蔔素的，蚜蟲卻可以像植物一樣發揮光合作用自給自足，這就相當於它們給自己背了一塊蓄電池，只要有太陽，隨時都能充滿能量。

除了依靠自身強大的繁殖能力和能進行光合作用的「超能力」以外，蚜蟲還通過「拜把子」認識了老大哥螞蟻。螞蟻能夠圈養並保護蚜蟲，讓蚜蟲的天敵不敢隨意靠近，而蚜蟲則會通過吸取植物的養分分泌出一種蜜露，並讓老大哥來舔食蜜露，就這樣哥倆互幫互助，共同完成作業，和諧共生。

有趣的是，哥倆好的關係有時會被「第三者」破壞，比如一種黑灰蝴蝶對於紅蟻和蚜蟲的共生關係有著濃厚的興趣。它們會將自己的卵產在螞蟻圈養的蚜蟲所寄生的植物身上，當卵孵化成幼蟲的時候，幼蟲會吃掉蚜蟲，然後自己分泌蜜露供螞蟻食用。不過對於螞蟻來說，這筆買賣可能不太划算，畢竟蚜蟲是螞蟻的長期「奶牛」，而蝴蝶幼蟲則會變成蝴蝶飛走。

△螞蟻圈養的蚜蟲來源：維基百科「蚜蟲」條目

蚜蟲與寄主的鬥智鬥勇

蚜蟲所具有的神奇能力讓它能夠生生不息，這種強大的生存能力也讓整個蚜蟲家族發展得十分壯大。蚜蟲寶寶一出生，就會發現自己的親戚實在是太多了。由於彼此住的地方不同（寄主不同），就出現了無數種「蚜」。有的蚜喜歡蔬菜，有的蚜喜歡水果，有的蚜喜歡棉花，有的蚜喜歡花草樹木。大家脾氣秉性一點也不同，於是就有了麥蚜、蘋果蚜、桃蚜、甘藍蚜、棉蚜、玉米蚜、馬鈴薯蚜、豆蚜、菜蚜、菊蚜和雲杉蚜等等等等。

而在長期的協同演化中，每種蚜又形成了不同的寄主生物型以適應不同的寄主植物，所以蚜蟲的遠房親戚非常多，以至於互相之間出現了明顯的差異。蘋果蚜跟蘋果在一起久了，對玉米也就沒有什麼感情，對玉米的適應能力自然變得很差。正應了那句歌詞——在一起沒有那麼容易，每個「蚜」有它的脾氣。

△蚜蟲群落特寫，右上角是蚜蟲卵，來源：維基百科「蚜蟲」條目

不同的蚜蟲為了適應不同的植物，一直在和寄主互相博弈。中科院動物研究所的最新研究正是發現了桃蚜和菸草之間上演的一出鬥智鬥勇的大戲。菸草為了防治蚜蟲的侵害，其韌皮部免疫系統能夠識別菸草非適應型的桃蚜唾液分泌出的一類蛋白，從而激活菸草韌皮部對蚜蟲的抗性，這樣桃蚜就很難在菸草上持續取食與生長發育。就好比桃蚜是一個滿身 「煙味」的外來客，菸草在它們到來的時候能感知到這種「煙味」，也就是它們分泌的唾液蛋白，從而直接激活自己的防禦系統，抵抗外來客。

這場應對「外來客」的戰鬥，寄主菸草小勝一局，但「長期房客」——菸草適應型的桃蚜由於長年在菸草上取食，有了一定的經驗，因此能夠通過降低這種唾液蛋白的分泌量，來避免激發菸草韌皮部的抗性，從而順利適應並取食菸草植株的韌皮部汁液。

菸草適應性桃蚜似乎在菸草上住習慣了，知道寄主的套路，通過很好地控制唾液蛋白分泌，不去觸發寄主家的「煙霧報警器」，從而順利地繼續入住。這麼看來，桃蚜因為知己知彼，讓自己成功戰勝了寄主。

△蚜蟲從腹管中分泌出防禦液，來源：維基百科「蚜蟲」條目

蚜蟲所具有的強大生存能力讓消滅蚜蟲成為一項持久戰。90年代有一首廣告歌曲非常洗腦，歌詞中唱到「我們是害蟲！我們是害蟲！一定要把害蟲殺死！殺死！」可以說，人類對於害蟲的防治從未停止。

我國各大麥區均會受到蚜蟲的影響，其中又以麥長管蚜和麥二叉蚜數量最多，危害最重。除了主食類的小麥、大麥、燕麥、玉米、水稻外，蚜蟲還會影響蔬菜、水果的生長，因此想要有飯吃，就要先把蚜蟲搞定了才行。目前常見的防治蚜蟲方法有：廣泛使用各類殺蟲劑、定期對蚜蟲進行「抄家」，人工去除蚜蟲的卵穴、保護蚜蟲的天敵等等。

本次中科院動物研究所的研究揭示著未來也許可以從蚜蟲唾液入手，研究如何控制蚜蟲的唾液蛋白表達，從而抑制其從植物中取食。同時從蚜蟲家族圖譜開始，研究它們在不同寄主間的作用機制，通過調控作物內部的防禦機制來抵抗蚜蟲的侵害，為更好地保護作物提供了新思路。

△受到蚜蟲侵害的西藍花，來源：維基百科「蚜蟲」條目

參考文獻：

1.研究找到昆蟲光合作用首個證據

http://news.sciencenet.cn/htmlpaper/201282315214232525545.shtm

2.動物所研究揭示蚜蟲適應不同寄主的奧秘

http://www.cas.cn/zkyzs/2020/10/269/kyjz/202010/t20201013_4762657.shtml

3.Aphids Evolved Special, Surprising Talents

https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=116842&WT.mc_id=USNSF_52&WT.mc_ev=click

4.An Aphid-Secreted Salivary Protease Activates Plant Defense in Phloem

https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.020