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糊弄土豆的天才食客 精选

已有 3413 次阅读 2013-9-25 16:36 |系统分类:科普集锦|关键词:叶甲,,植物防御,,自然饮食文化| 叶甲, 植物防御, 自然饮食文化

大自然的饮食文化

糊弄土豆的天才食客



有的人爱吃土豆,有的虫子则爱吃土豆叶。种类相异,爱好不一,策略和方法也不尽相同。

人类喜欢吃马铃薯的块根,因此通过人工选育和驯化,培育了上千个土豆品种;而叶甲喜欢马铃薯的叶子,它也有自己的一套美食策略。马铃薯叶子生长不好,土豆品质就会下降,产量也会降低。因此,人类要想吃到好土豆,马铃薯叶甲就不能吃太多叶子。在人、土豆和叶甲之间,出于利益的争夺,一股爱恨情仇油然而生。

生活在马铃薯上的一种叶甲(科罗拉多马铃薯叶甲 Leptinotarsa decemlineata)对土豆叶情有独钟。叶甲是一种很有趣的昆虫,小时像个驼背,身上满是粘液,及其恶心,长大后变成色彩斑斓的甲虫。与其它种类的昆虫一样,叶甲种类繁多,主要是采取啃噬的方式取食。对于那些吃农作物的叶甲,农民伯伯将其视之为害虫,想尽办法欲将其除之而后快。然而在各种PK、甚至大量动物生化武器之后,叶甲依然生生不息,虫丁兴旺。经历了若干战斗之后,依然能坐在土豆之上笑看天下。可见叶甲有一套无比强大的防御系统和繁殖策略。马铃薯属茄科植物,本身具有强大的化学防御系统,然而科罗拉多马铃薯叶甲却偏偏喜欢有毒的美餐,虫子多时可对马铃薯、番茄和茄子造成灭顶之灾。

对于为害农作物的虫子,美国科学家对其研究极为透彻,各种数据大大滴有,每有新进展,总免不了让人有羡慕嫉妒恨的赶脚。今天,美国昆虫学家在本期PNAS上报道了科罗拉多叶甲的这套“指东打西”的秘诀,揭示了叶甲作为食客是如何化解马铃薯的防御机制,以便自己能美滋滋的享受美餐。

N多年前,科学家早就发现,在许多昆虫的唾液中,生活着许多病菌或共生菌,如蚊子携带大量病菌,会让人感染疾病。然而这些共生菌对于宿主来说,有什么作用?二者是如何配合的,这些过程还不是很清楚。研究叶甲的人受此启示,开始探究叶甲是否会利用其它途径,如共生菌的帮忙以增强它对马铃薯的取食。经过几年的探索,终于发现了叶甲口水里的共生菌会帮助叶甲攻坚植物防御系统的有趣现象。

原来,科罗拉多叶甲的“口水”里确实生活着一种共生细菌。当叶甲啃噬土豆叶的时候,共生菌会感染伤口,让土豆误以为是细菌来了,启动细菌防御系统,以集中火力对付细菌。土豆的错误攻坚战“轻视”了叶甲啃噬的物理伤害,最终让叶甲可以舒舒服服地吃土豆叶,其策略之完美,可谓为我对尊,笑看天下。

虽然故事讲起来简单,但想要发现这个现象是件极为不容易的事情,背后的生理过程极为复杂。马铃薯叶子在遇到咀嚼式虫子啃噬时,往往启动茉莉酸通道,诱导蛋白抑制酶,遏制昆虫的消化过程,来防御虫子;而当马铃薯叶子遭受病菌感染时,往往启动水杨酸通道,抵抗病菌。且在马铃薯叶子中,水杨酸通道开启之后,会遏制茉莉酸通道的开启。也就是说,假如马铃薯启动抗菌过程后,抵抗昆虫啃噬的防御便会大大的减弱。叶甲本身并没有唾液腺,而是将将胃里的微生物和分泌液反刍出来,涂抹在植物伤口之上。涂抹共生菌之后的叶片首先会启动水杨酸通道去抗菌,而真正的伤害来源于甲虫啃噬。马铃薯最终被甲虫“声东击西”的取食方法弄得晕头转向。

在昆虫的取食与植物的防御之中,一方用毒与另一方解毒。传统上认为是昆虫与植物间的故事,现在似乎越来越多的研究开始注意体内微生的影响,似乎很多传统的饮食关系(或生态关系)都取决于体内的微生物组成。在科罗拉多马铃薯叶甲的肠道内,分离到了22种微生物,能够“糊弄”马铃薯的微生物只有3种。正是这些复杂的微生物决定了科罗拉多马铃薯叶甲的天才取食能力,造就了这么一位天才食客,一位颇令人类不爽的天才食客。



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