小昆蟲也能產生長期記憶

2021-01-08 科學網

如果曾寄居在一隻受精的蝴蝶上,寄生蜂能產生長期記憶,並對其本能並不能識別的氣味做出回應。在成功地「搭乘」一隻交配過的雌性菜粉蝶的「便車」並將卵寄生在蝴蝶卵中之後,寄生蜂就能記住這條路線並能重遊。來自荷蘭瓦赫寧根大學的研究員在美國《國家科學院院刊》(PNAS)中對這一發現進行了報導。

一隻受精菜粉蝶(Pieris brassicae)眼睛旁有隻「搭乘便車」的廣赤眼蜂

(圖片來源:Trichogramma evanescens)

 

瓦赫寧根大學的研究表明一隻寄生蜂能夠學習識別一種由交配過的(或受精的)大菜粉蝶(Pieris brassicae)分泌的氣味。這一現象發生在它們從其寄居的菜粉蝶身上爬去一株這隻蝴蝶剛產完卵的宿主植物的期間,一天後,這隻寄生蜂就能按相同線路飛行。沒有此類經歷的寄生蜂就不能將交配過的蝴蝶和未受精的蝴蝶區分開。研究員用實驗證明長期記憶的產生就是用於記住這種氣味。

 

在交配過程中,雄性大菜粉蝶將一種叫做氰化苯的特彆氣味傳輸到其配偶體內。這種氣味能阻擊雄性情敵。只需一分鐘(僅僅0.5分的時間)甘藍夜蛾赤眼寄居蜂就能利用菜粉蝶的性攻擊氣味,它們擁有這與生俱來的本領。沒有經驗的寄生蜂發現並利用性攻擊氣味來識別交配過的菜粉蝶,然後寄居在它們身上。當這些蝴蝶將它們的卵產在白菜上時,寄居蜂從菜粉蝶身上爬下來將它自己的卵產在蝴蝶剛產下的卵中。通過這種方式,寄居蜂寄居並殺死蝴蝶的後代。

 

對甘藍夜蛾赤眼寄居蜂來說,這是一種本能的、固有的行為。但對於與其有近親關係的廣赤眼蜂來說,就不那麼適用了。這種蜂寄居於多種蛾子和的蝴蝶,其中包括大菜粉蝶。沒有經驗的廣赤眼蜂像甘藍夜蛾赤眼寄居蜂一樣爬到菜粉蝶身上,但沒有對交配過的雌蝶表現出偏好。研究員因此得出結論說廣赤眼蜂對氰化苯沒有本能反應。

 

由荷蘭瓦赫寧根大學昆蟲學實驗室的Ties Huigens博士領導的研究小組對這種寄居蜂能否習得這種行為感到好奇。而情況恰好如此:如果廣赤眼蜂先前與交配過的蝴蝶有過寄居經歷,它就能對這種性攻擊氣味做出反應。一旦搭過這類蝴蝶的「順風車」並將卵寄生於蝴蝶卵中之後,它們就會準確地爬到交配過的蝴蝶身上並寄居。僅僅只是「搭便車」或僅寄居於蝴蝶的卵中對它們來說並不足以發展長期記憶力。研究員總結說這種寄生蜂能學著將雌性蝴蝶的性攻擊氣味和將卵寄生於蝴蝶卵中的好處聯繫在一起。

 

寄居蜂甚至在一天後就會繼續展示這種才學到的行為,這是長期記憶的一個跡象。為了演示它,研究員提供抑制劑。服用抑制劑(蛋白質合成的抑制劑)的寄居蜂在其搭蝴蝶的「便車」並將其卵寄居於蝴蝶卵中僅一天後,他們就不能對這種性攻擊氣味做出反應。顯然它們不能合成產生長期記憶所需的這種蛋白質。研究表明這些僅有如此小的「大腦」(估計容量比10納升(nanoliters)還小)的昆蟲能形成長期記憶,儘管這種記憶形成需要大量的能量。科學家認為,昆蟲在形成長期記憶後更難以抵制類如乾燥等的應激狀態。

 

擁有長期記憶對這些生命短暫的寄居蜂來說非常重要,因為一生中只有幾次機會搭交配過的蝴蝶的「便車」。如果它們很快就忘記一段有用的經歷,就有可能錯過這些僅有的機會。來自瓦赫寧根的昆蟲學家預計這種策略是一種普遍的現象。因為對於多種謀殺其他昆蟲卵的寄居蜂來說,這是很實用的。(來源:環球科學 葉翠)

 

(《國家科學院院刊》(

PNAS

),doi: 10.1073/pnas.0812277106 ,Martinus E. Huigens, Nina E. Fatouros)

 

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PNAS發表論文摘要

 

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