日本发现臭虫与一种寄生细菌互利共生
作者: 来源:新华网 发布时间: 2009-12-26 21:14:53
日本产业技术综合研究所研究人员日前在美国《国家科学院院刊》( PNAS )网络版上报告说,他们发现臭虫必须与一种寄生细菌共生,才能正常生长和繁殖。这项成果将帮助人们防治臭虫。
从 20 世纪 20 年代起就有一些报告称,臭虫的精巢或卵巢附近有一种特殊细胞群,里面的细胞内存在大量细菌。产业技术综合研究所的研究人员以生长在日本和澳大利亚的 105 只臭虫为研究对象,解剖它们精巢或卵巢附近的上述细胞群,并进行基因测试,结果发现了名为尖音库蚊沃尔巴克氏体的寄生细菌基因。研究人员说,这说明 105 只臭虫体内都有这种寄生细菌。
研究人员除去这些臭虫体内的尖音库蚊沃尔巴克氏体,然后让它们以吸食混入抗生物质的血液为生,结果这些臭虫的卵的孵化率急剧下降,即便孵化出幼虫,也都不能发育为成虫。这表明,感染尖音库蚊沃尔巴克氏体对臭虫的正常生长和繁殖非常重要。
那么,尖音库蚊沃尔巴克氏体到底为臭虫提供了什么东西呢?臭虫以脊椎动物的血液为生。血液看似营养丰富,实际上却缺乏昆虫所必需的 B 族维生素。研究人员发现,在喂食臭虫的血液中添加 B 族维生素,这样即使臭虫体内的尖音库蚊沃尔巴克氏体被清除,臭虫照样能够正常发育。
大约 60% 至 70% 的昆虫体内都寄生着尖音库蚊沃尔巴克氏体,而这次研究是人们首次发现这种寄生细菌与臭虫有互利共生关系。研究人员指出,今后可以研制通过消除尖音库蚊沃尔巴克氏体来防治臭虫的方法。
应用图位克隆法分离得到首例水稻抗虫基因
作者:何光存等 来源: PNAS 发布时间: 2009-12-25 13:38:29
武汉大学生命科学学院何光存教授实验室与国内同行合作,经过 14 年的研究,近日在水稻抗褐飞虱基因克隆和抗虫分子机理方面取得重大突破,成功分离了抗褐飞虱基因 Bph14 ,研究结果发表在最新一期美国《国家科学院院刊》( Proceedings of the National Academy of Sciences , PNAS )上。该论文第一作者为博士生杜波和张维林。这是国际上应用图位克隆法 (map-based cloning) 分离得到的第一例水稻抗虫基因。
一直以来,人们对水稻如何能抗虫感到困惑不解,何光存教授实验室的该项研究结果揭示了这一机制。水稻抗褐飞虱基因 Bph14 就像一个 “ 哨兵 ” ,当褐飞虱危害水稻时,该基因就可感知到这一信号,并将信号传达到细胞核,调动其他基因的抗虫机制,抑制害虫的取食和消化,使害虫的生长发育受阻,害虫死亡率上升,从而使水稻免受危害。
水稻抗褐飞虱基因 Bph14 的成功克隆,将促进水稻抗稻飞虱育种研究快速发展,从而为少打农药、减少粮食损失,发展环境友好型和资源节约型农业做出重要贡献。
据了解,稻飞虱是水稻生产中最重要的虫害之一,近年来我国水稻的稻飞虱发生面积达几亿亩。科学家们期望通过提高水稻品种抗性防治稻飞虱。上世纪 60 年代以来,全世界科学家从水稻农家品种和野生稻转育材料中鉴定出了 20 多个抗褐飞虱基因位点,但是一直没有克隆到这些基因,水稻抗虫性的分子机理也不甚明了。(来源:武汉大学 杨雪)
臭虫分泌特殊信息素避免同性交配
作者: 来源:《动物行为》 发布时间: 2009-12-21 13:21:03
臭虫(如上图)的交配是一个暴力事件。雄臭虫通过用自己的阴茎刺穿雌臭虫的肠道来向后者授精。然而,由于这种小虫无法识别不同的性别,因此同性交配时有发生。
据美国《科学》杂志在线新闻报道,为了避免这种意外的结合,雄臭虫在遇到另一只同类的求爱时会释放出一种通常用来警告其他掠食生物的信息素。研究人员在 12 月出版的《动物行为》杂志上报告了这一发现。这是单一信号的两种不同用处。但是研究人员发现,那些不情愿的雌臭虫却不会发出类似的警告 —— 尽管它们也有这样的本事。这是为什么?或许分泌这些信息素的成本太大,以至于会消耗它们用来产卵的能量。(来源:科学时报 群芳)
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昆虫细菌感染引发基因组应答反应研究
作者:夏庆友等 来源:《 PLoS 综合》 发布时间: 2009-12-18 11:37:48
据西南大学蚕学与系统生物学研究所消息,夏庆友教授团队近期在昆虫细菌感染引发的基因组应答反应上取得了新的研究进展,报道了鳞翅目模式昆虫家蚕对病原细菌黑胸败血芽孢杆菌侵染的分子应答特征,相关成果文章 “A Genome-Wide Survey for Host Response of Silkworm Bombyx mori during Pathogen Bacillus bombyseptieus Infection” 公布在最近的《公共科学图书馆 · 综合》( PLoS One )上。
该研究是在西南大学家蚕基因组研究团队夏庆友教授的指导下,由博士研究生黄璐琳等完成,得到了国家 “973” 计划和长江学者创新团队项目的资助。
黑胸败血芽孢杆菌( Bacillus bombyseptieus , Bb )是一种典型的革兰氏阳性细菌,是家蚕生长过程中通过自然感染引起病变的主要病原之一。研究人员在基因组水平上分析了家蚕在感染 Bb 前后的基因表达变化。结果显示,在 Bb 感染后 24 小时, 2436 个基因(占家蚕全基因组 14632 个基因的 17% )的表达发生了至少 2 倍的上调或下调变化,其中 1403 个基因在多种幼虫组织,特别是在中肠中表达。这些表达发生变化的基因主要分为酶催化活性、结合与转运、生物学过程调节等 14 类,参与了遗传信息加工和转录、糖代谢、氨基酸和氮代谢、核苷酸代谢、辅因子和维生素代谢以及体内异物的生物降解和代谢等 6 类基础代谢途径。这表明即使只有一种病原侵染,也会引起寄主昆虫全基因组水平上的广泛应答。
有趣的是,和苏云金芽孢杆菌( Bt )相似, Bb 也能够诱导蚕对毒素相关的应答反应,比如,编码中肠围食膜隔膜蛋白氨基肽酶 N 受体和钠 / 钙调蛋白的基因就被诱导表达。不仅如此,本研究还首次发现 Bb 能诱导激素合成和代谢途径相关基因的上调表达,可能与 Bb 在蚕体内的繁殖相关。另外, Bb 也能够触发家蚕的免疫应答,包括细胞免疫、丝氨酸蛋白酶黑色素级联反应和体液免疫;特别重要的是, Bb 能通过 Toll 途径诱导蚕产生系统性免疫应答,导致大量抗菌肽基因(如 Attacin 、 Lebocin 、 Enbocin 、 Gloverin 和 Moricin )在 Bb 感染后 24 小时上调表达。该研究首次在基因组水平上揭示了病原微生物侵染对鳞翅目昆虫(蚕)生理代谢及免疫反应的全面影响,为我们深入理解病原和寄主昆虫之间的相互关系,以及开发提高宿主昆虫防病抗病能力的新举措提供了重要线索。(来源:生物通)
科学家破解肠道与细菌共处之谜
作者: Nicolas Buchon 来源:《基因与发育》 发布时间: 2009-12-8 13:14:35
肠道干细胞
细菌大量存在于许多动物的肠道中,然而科学家对宿主如何在这些细菌面前保持其组织的完好性却一直缺乏相关的了解。瑞士科学家在最近一期的《基因与发育》杂志中指出,在受外来细菌激发后,黑腹果蝇( Drosophila melanogaster )肠道上皮细胞的修复需要一种氧化裂解以及多条信号通道来完成。
由 NADPH 双氧化酶( Duox )调控的一种氧化裂解是黑腹果蝇肠道的免疫响应的一部分。这会使肠道壁受损,从而要求上皮细胞通过肠内干细胞( ISCs )的增殖来修复。瑞士洛桑市全球健康研究所的 Nicolas Buchon 和同事发现,在响应非共生细菌 Ecc15 的激发时,抗氧化剂能够减少黑腹果蝇的肠内干细胞增殖。而抑制 Duox 同样能够在 Ecc15 存在的前提下减少肠内干细胞的增殖,这意味着氧化裂解在肠道组织增殖性修复的开始过程中扮演了一个重要角色。
在被 Ecc15 激发的黑腹果蝇中,一部分转录的 JAK—STAT 通道(这将有助于控制干细胞在黑腹果蝇中的增殖),以及 JNK 通道(这主要涉及了年老黑腹果蝇肠道的组织完好性的调控)使得转录水平被上调了。研究人员发现,抑制任意一条通道的信号都能够在 Ecc15 存在的情况下防止肠内干细胞的增殖。此外,他们发现,一种被 JAK—STAT 通道上调的蛋白质 ——Upd3—— 在向干细胞发出信号从而引发增殖的过程中扮演了一个重要角色。
尽管 Ecc15 并没有杀死野生型果蝇,但那些缺乏增殖性响应的果蝇在激发后的 4 到 8 天里相继死亡。当这些果蝇被一种低剂量的病原体激发后,一种与野生型果蝇类似的增殖性响应被观察到,但是高剂量则导致了上皮细胞的损伤及死亡,这表明修复通道在某些情况下是不足的。当研究人员将正常修复的果蝇与无外来感染的果蝇 —— 即在它们的肠道中没有细菌 —— 进行比较后,他们发现,在无外来感染的果蝇中,通过 JNK 和 JAK—STAT 通道的信号与细胞增殖都减少了。
因此,似乎组织形态学和肠道对氧化损伤的响应是由对氧化裂解的识别来维持的,并且通过 JAK—STAT 和 JNK 通道的信号导致了肠内干细胞的增殖和修复。(来源:科学时报 群芳)
飞蛾为什么要扑火?
· 方舟子 ·
求生是写入基因的最深刻的本能。只有思想能够抗拒本能,所以只有人类能够自杀,其他动物自杀的传说,例如旅鼠奔赴 “ 死亡之约 ” ,也仅仅是传说。但是飞蛾扑火并非传说,而是每个人都见过的事实,如果这不是自取灭亡,又是什么呢?
飞蛾扑的其实是火光。灯光同样能吸引它们飞扑过来,除非是专门用来捕杀它们的诱蛾灯,否则灯光对它们来说一般并不致命。所以它们被光吸引不是为了寻死。蛾是夜行动物,选择在夜间出来活动,就是为了能在黑暗中躲避天敌,趋光等于暴露自己的行踪,似乎不应该是它们的习性。它们为何会有如此反常的举动?
蛾的历史要比人类久远得多,它们的趋光性不会是因为人类的灯火而出现的。在人类诞生之前,夜晚最明亮的光源只有月亮。也许飞蛾的趋光性与月亮有关?最早这么想的是德国昆虫学家冯 · 布登布洛克,他在上个世纪 30 年代提出假说称,蛾在夜间飞行时,很可能利用月亮做为导航工具。由于月亮距离地球非常遥远,在蛾飞行时,月亮和它的相对距离没有变化,在空中的位置看上去是不动的。因此蛾可以利用月亮进行定位,例如在飞行时让月亮始终位于右前方 45 度的位置,就可以让自己的飞行轨迹保持一条直线。
对蛾来说,月亮就等于夜晚里最强的光。如果它们见到某盏灯比月亮还亮,就会把它当成月亮用来定位。但是灯与蛾离得很近,在蛾飞行时,它们之间的距离不断地发生变化。蛾试图让灯的方位保持不变(例如让灯始终位于右前方 45 度的位置),其结果就不再是沿直线飞行,而是一条围绕着灯的螺线,盘旋而来,逐渐接近光源,最后 “ 砰 ” 地撞上灯,或 “ 哧 ” 地被火烧着。
这个解释听上去很有道理,很快成为标准答案被广泛采用。但是听上去有道理的答案并不等于是事实。它假定了蛾靠月亮来定位,这个假定本身就没有依据。月亮做为晚上显著的标志,夜行动物能够进化出用它定位的本能,有些动物也的确能借助日、月、星辰来定位,但是蛾是不是也有这方面的能力呢?要在夜间追踪蛾的行踪,用观察或实验来回答这个问题,并不是一件容易的事。
过了 40 多年,到了上个世纪七、八十年代,英国曼彻斯特大学罗宾 · 贝克等人才设计了一系列实验要解决这个问题。他们在户外立了一个支架,支架的顶端伸出悬臂,上面吊着一根线,线的另一头粘在一种能长途飞行的蛾 —— 模夜蛾的背上。蛾能够自由地飞向任一方向,当它飞行时,触动了电流开关,记录下它的运动。
不出所料,在月圆之夜,蛾试图沿着直线飞行。但是如果遮住月亮,或者用颜料遮盖蛾的眼睛,它们的飞行轨迹就变得有些杂乱。在月亮被树林挡住后,实验人员在距离蛾大约 2 米的地方放一盏 125 瓦的灯,蛾就对着灯改变飞行方向,保持与月亮相同的相对方位。出乎意料的是,对蛾来说,灯的亮度并不是很重要,更重要的是灯的高度和大小。如果灯只距离地面 0.6 米高,蛾要在距离灯大约 3 米以内才会被吸引。如果同一盏灯被放在大约 9 米高的位置,那么蛾在 15 ~ 17 米外就会被吸引。在这个距离,灯的影像大小看上去和月亮的影像大小一样。
在没有月光只有星光的夜晚,蛾似乎是用距离北极星大约 95 度的星星来定位的。如果是连星光也没有的阴天呢?蛾也并不乱飞,而是靠地球磁场来定位,如果逆转周围的磁场,它们的飞行方向也跟着逆转。
这一系列实验看来已证实了飞蛾扑火是因为把灯火误当成了月亮。是不是从此可以把这当成定论了呢?有的人并不这么认为。与贝克等人差不多同时,美国北卡罗莱纳大学亨利 · 萧也在研究飞蛾扑火的问题。他用的材料是美洲棉铃虫。他把蛾粘在塑料泡沫碎片上,放在水池里,记录蛾是怎么驾驶泡沫小船的。没有灯光时,小船在水面上没有目的地漂荡。在水面上点一盏灯,小船将向灯漂去,但是并不是像标准答案预测的那样呈螺线逼近,而是呈直线冲过去,少数直直地撞上灯,多数则是朝向灯的两旁,好像一开始是被灯吸引,但最后一刻却又试图逃离。萧认为这个实验结果难以用流行的理论来解释。他提出,蛾是把灯光当成了晨曦。蛾夜间飞行白天躲藏,当凌晨的阳光刚刚出现时,蛾向阳光飞去,以便能发现最佳藏匿地点,然后赶快藏起来。
法布尔早在《昆虫记》中记载的一个现象同样令人困惑。如果把雌蛾和灯火放在同一个房间,大多数雄蛾仍然会被灯火吸引,无视雌蛾的存在。雄蛾的使命就是寻找雌蛾交配,为何灯火能够战胜性外激素的强烈诱惑,让雄蛾上演了一幕 “ 生命诚可贵,爱情价更高。若为光明故,二者皆可抛 ” ?有人猜测雌蛾释放的性外激素能吸引雄蛾,是因为性外激素能发射某种红外线,而灯火也能发射这种红外线,而且更加强烈,因此雄蛾把灯火当成了超级雌蛾。但是这种猜测并没有实验基础。
飞蛾扑火这个自古以来就让人感到神奇的现象在今天仍然是个未能完全破解的谜。不管你是嘲笑飞蛾自取灭亡的愚蠢,还是赞美飞蛾追求光明的勇气,有一点是肯定的,飞蛾并非是在寻死,而是误把灯火当成了某种对它的生存或繁衍至关重要的东西,是我们人类的发明操纵了飞蛾早已进化而来的某种本能。
(《中国青年报》 2009.12.2 )
花儿为谁而开
如果所有的昆虫,甚或某些至关重要的昆虫从地球上消失,地球上的整个生态系统就会分崩离析。谁也无法预言,将会有什么生物来代替它们。毫无疑问,如果昆虫在地球上消失了,整个世界将会发生完全不同的变化,人类将会遭受灭顶之灾。
有花植物和昆虫在进化之路上逐渐成为一对难解难分的合作者。最古老的有花植物化石产生于 1.2 亿年前的白垩纪时期,那时恐龙正统治着我们这个星球。从那以后,新的有花植物种类不断进化出来,在大约 6500 万年前,白垩纪末期,有花植物的种类已发展到数万种。今天,它们已成为地球上最重要的植物群体,有 275000 个种类,占了整个绿色植物种类的 85% 。这些植物为昆虫提供了新机会,随着有花植物数量和种类的增多,出现了许多新的昆虫种类。某些昆虫成为专吃植物的害虫,其他昆虫则进化成植物的帮助者。总而言之,相互之间有着密切联系的有花植物和昆虫携起手来,共同进化 , 它们在进化之路上相互适应。例如:许多依靠蜜蜂授粉的有花植物通过进化出鲜艳的色彩和芬芳的气味来吸引那些能为其传播花粉的昆虫,并将花蜜和剩余花粉作为奖赏物奖励给它们。与之相适应,蜜蜂则进化出能辨识色彩的视觉和辨别气味的嗅觉,为了能将花粉和花蜜带回巢中,它们还进化出特殊的身体结构。
● 有花植物的红娘
大部分情况下,授粉媒介是动物,通常情况下是昆虫,但风也可以充当授粉媒介。通过风授粉的植物并不多,主要有松类植物、许多温带地区的落叶植物、各种草类、玉米、小麦和其他谷物作物,以及某些像荨麻、豚草属植物和车前草之类的植物。通过风授粉的植物其花朵通常都较小,而且不明显,没有花瓣,但其雌性结构相对较大,常常长出很多分叉,以便能更多地截获被风吹过来的花粉粒。它们能产生大量的花粉,而且花粉粒都很小,小到足以能被风刮到很远的距离外。比如:一个常规大小的榛子丛至少可产生 6 亿个花粉粒,而豚草属植物一天能产生 80 亿个花粉粒,可以说是不折不扣的花粉产育冠军。
在能为有花植物授粉的动物中,哺乳动物所占比例最小,主要是吸蜜蝙蝠,而鸟类中的传粉者则要多一些,包括东半球的太阳鸟、蜜雀,西半球的蜂雀都是一些传粉高手。然而,绝大部分传粉动物仍是昆虫,主要是甲虫、蝇类、蛾子、蝴蝶、蜜蜂和黄蜂等昆虫。世界上大约有 275000 个有花植物种类是靠昆虫来授粉的,毫无疑问,昆虫是有花植物真正的红娘。生物学家认为,世界上 94 个主要粮食作物中 18% 是由风来授粉的, 80% 通过昆虫授粉,大约只有 2% 是通过鸟类授粉的。
大部分花朵将花粉或者花粉与花蜜一起作为奖赏物奖励给传粉者。大部分有花植物能产生大量花粉,其数量之多足以保证在为众多花朵受精的同时,又可作为一种剩余食物提供给传粉者。花粉是一种具有极高营养价值的食物,含有碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素和各种矿物质。尽管花蜜也含有少量营养物质,但它的基本成分是水溶糖。某些昆虫仅靠吃花粉就能大量繁衍,而所有 25000 种蜜蜂是既吃花粉,也吃花蜜,但是没有一种昆虫仅靠吃花蜜就能长大。
● 花为悦己者容
要理解植物和传粉昆虫之间的相互关系及作用,首先必须了解花朵的结构特点。依靠昆虫传粉的雌雄同体花朵大多没有为了适应某些特定昆虫而出现特化现象。一般来说,大部分花朵能让各种不同种类的昆虫靠近取食,如 : 甲虫、蝇类、蝴蝶和蜜蜂等昆虫。花朵最显著的一个特点是生有一个由五个漂亮花瓣组成的花冠。花冠下面是由五个萼片组成的花萼 , 但是只有两个能被看到。某些植物的花朵尽管长得不太显眼,但其周围生有被称为苞叶的色彩艳丽的大叶片。七个色彩鲜艳的深红色苞叶能将蜂鸟这样挑剔的传粉者吸引到其貌不扬的花朵上。花朵的性器官被称做雌蕊和雄蕊。雌蕊是花朵的雌性器官,由柱头、花柱和子房组成。柱头分泌的黏液可以粘住花粉粒,直到花粉粒发芽,长成长管状,穿过花柱进入子房内。子房里有胚珠,精子穿过花粉管给胚珠受精后,胚珠就发育成种子。雄蕊是花朵的雄性器官,由一根长长的花丝构成,花丝实际上是一根上面附有花粉囊的茎干。在这类花朵以及与此类似的花朵中,由特殊腺体分泌的蜜液可能位于花朵的底部,雌蕊和雄蕊就发端于这个地方,花朵底部向甲虫和蝇类之类的非特化传粉者完全敞开,以方便它们进出。而在其他某些植物种类中,花蜜可能隐藏在像花距这样的特殊结构中。这种特殊花朵在原先基本结构基础上经过无数代的适应性进化后,发展出各种各样,种类繁多的特化花朵,无论是在结构、形状,还是在气味、大小和颜色上相互之间都存在着很大差别。许多花朵的性器官在形状和结构上向最小化发展,以防止自花受粉。某些花朵进化出特定的气味、颜色和结构,以适应和吸引某些与其共同进化的授粉昆虫。比如 : 某些花朵里的花蜜只能让那些生有长吻的昆虫吃到,如 : 天蛾和某些特定蜜蜂等,因为这些花蜜深藏在一个长长的管状花朵里,或隐藏在长花距的底部,经过特殊进化的花瓣长的非常修长,远远超过花冠的其余部分。我们经常能在凤仙花和金鱼草上看到这种生有长花距的花朵。花朵的这些特殊结构只向特定的传粉者敞开,一般会阻止那些不想碰触花粉囊而试图 “ 偷盗 ” 花蜜的昆虫进入,它们还会阻挡那些感情不专一的传粉者,因为它们总是喜欢从一个植物种类上迅速转换到另一个植物种类上。
今天几乎人人都知道,昆虫能为花授粉。但是,仅在两个世纪前,几乎还无人知道昆虫是花的授粉媒介。那时,人们认为,美丽的花朵是上帝的杰作,是上帝为了让人类高兴而制造出来的产物。直到 1793 年,康拉德 • 斯普雷格尔才在 “ 花的形态和受精自然之谜揭秘 ” 一书中指出,美丽的花朵是专为引诱传粉昆虫而设计的。斯普雷格尔认为,花的实际生殖功能和错综复杂的机制促使花朵发展出了异花传粉机制,即植物从另一棵植物上获取花粉进行受精。斯普雷格尔在 1787 年发现,含有花蜜的大部分花朵,其结构排列都安排得恰到好处:昆虫能轻易地探取到里面的花蜜,而雨水却难以进入。他最后总结说,这些花朵的花蜜是专为昆虫而分泌的,并进化出能阻止雨水进入的特殊结构,以便昆虫能吃到纯净,未受污染的花蜜。从这一观点出发,他推测,环绕花冠口边的黄圈(与蔚蓝色枝干形成鲜明对比)很可能是专用来引导昆虫寻找花蜜的。花朵之所以生有如此艳丽的颜色完全是为了引起远处昆虫的注意。在研究了鸢尾属植物后,斯普雷格尔又有了进一步的发现,他认定,如果没有昆虫的帮助,很多花朵绝对无法受精。最后他总结说,花朵中花蜜的分泌,防止雨水进入的特殊结构以及花冠的艳丽颜色都是为了让花朵能在昆虫的帮助下受精而设计出来的。
● 昆虫的感觉器官昆虫
与我们人类一样也拥有五种感觉能力,但在寻找花朵时主要依靠嗅觉和视觉器官。由于生物学家们在达尔文时代就已得出结论:花朵之所以生得如此绚丽多采完全是为了吸引蜜蜂和其他昆虫前来授粉。这一观点在学术界一直被大家所认同,但是,到了 1910 年,德国一位眼科专家,卡尔 • 范 • 赫斯发表了一个实验结果,对这一学说提出了质疑,其实验表明,蜜蜂是色盲。但是,奥地利生物学家卡尔 • 范 • 福里斯科很快通过实验驳斥了赫斯的观点 ,他的实验表明,蜜蜂只是红色色盲,但是蜜蜂能看见人类看不见的紫外线,其他昆虫,包括黄蜂、蚂蚁、蛾子、蝴蝶、甲虫和苍蝇也能看见紫外线,而且其中大多数也是红色盲。大部分造访花朵的昆虫能看见蜜蜂能感觉到的颜色 —— 兰、黄色,因为大部分依靠昆虫传粉的花朵是这两种颜色。
在美洲大陆,除了热带地区外,红花是一种非常罕见的花朵,而热带地区的许多花朵之所以生出红颜色,是因为这里栖息着许多能为它们传播花粉的蜂鸟。在欧洲,由于没有造访花朵的鸟类,绝大部分花朵是兰、黄色。但也有极个别的例外,有些花朵尽管呈现艳丽的红色,但同样能引来昆虫,实际上,并非因其颜色的缘故,而是因为其花瓣能反射紫外光。但也有一些昆虫自己的确能看见红色,例如:在北美地区,某些凤蝶和白蝴蝶非常喜欢造访深红色花丛。再如:在南部非洲地区,凤蝶的一个种类是至少 20 种红花植物的唯一传粉者。这种蝴蝶是一些真正的恋红癖,以至于某些被游人丢弃的红帽、红袜也成为它们狂追的目标。
绝大多数花朵生有花蜜引导印记,颜色中的斑点、条纹,或斑块成为引导昆虫飞向含蜜花朵的路标。在三色紫罗兰下层花瓣上生有明显的辐射线图案,这些射线最后集中于花朵中心,而这里正是花蜜聚集的地方。在橙色凤仙花的花朵上有一排暗色斑点,这些斑点最后指向长长的含蜜花距中。在报春花的紫色花朵中心部位长有一个星状黄色斑块,标向花蜜的入口。某些花朵的花蜜引导标记只有昆虫能看见,而我们人类看不见,因为这些标记能反射紫外光。在我们看来,报春花的花朵是一些非常平常的黄颜色,但是,经过一些特殊照相技术处理后,它显示的是紫外光。
嗅觉和味觉对于昆虫来说远比对于人类要重要的多。许多昆虫是聋子,有些则没有眼睛,而拥有眼睛的昆虫,其视觉灵敏度也非常有限,尽管它们能感觉到颜色、形状和物体的运动,但信息图像非常模糊,不清晰。范 • 福里斯科发现,蜜蜂能品尝出含有各种不同浓度糖分的溶液,当然,它们更喜欢含有高浓度糖分的溶液,然而,各种植物所含有的花蜜糖分浓度有着较大差别。
蜜蜂和其他昆虫很可能通过其味觉感受器选择那些能提供丰富糖分的花朵。大部分昆虫的味觉感受器生在环绕其口边的附肢上;而有些昆虫的感受器长在触须上,有些则生在腿脚上,如;蜜蜂、蝇类、蛾子和蝴蝶就是这种情况。当蝴蝶之类的昆虫造访花朵时,腿脚上的感受器在品尝食物时就显得极为方便。昆虫常常先用其前腿碰摸花朵,然后再决定是离开,还是留下来。一个简单的实验可以证明蝴蝶是如何利用其腿脚上的味觉感受器的。用手将蝴蝶的一对翅膀夹住,然后用一个蘸满糖水的刷子碰摸它的前腿,这时蝴蝶会反射似地伸出其舌头,就像准备要啜吸一样。某些蛾子、果蝇、青蝇、家蝇和蜜蜂有着与此相同的反应方式。
花朵散发出来的气味能帮助传粉者迅速发现它们。根据范 • 福里斯科的研究结果,大多数依靠蜜蜂传粉的花朵能散发出清晰可闻的花香气,但是依赖风和鸟传粉的花朵很少会散发香味,因为大多数鸟的嗅觉感觉都不灵敏。比如,依靠在夜间活动的天蛾传粉的金银花常常散发出甜甜的香气,而且开的花是白色的,但是另一种依靠只在白天活动的蜂鸟传粉的金银花则是无味的,开的花朵是橘红色。
昆虫的嗅觉器官通常长在触须上,对于蜜蜂、蛾子和其他生有长须的昆虫来说,这是一个很有用的安排,因为这些嗅觉器官能非常灵活地从一边摆向另一边,以便确定气味来源。此外,某些触须开叉度大的昆虫能通过每根触须受到的刺激强度差异来确定气味来源方位,这就像我们人类能通过每只耳朵感受到的音强差异来判明声音来自哪个方向一样。如果你将昆虫的一根触须切除掉,闻到气味的昆虫会原地转圈,将剩下的那根触须转向一边。某些在白天活动的昆虫通常在远处利用眼睛来确定目标物,而不是通过气味做出反应,如果它们靠得很近,则通过嗅闻花朵的气味做出判断。其他昆虫,包括许多为兰花传粉的蜜蜂则是从远处探察气味,从近处用视力进行判断。
赵新成 编辑
2009 年 12 月 26 日
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昆虫报道 转载4 2009年12月 PDF
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