飛蝗。中科院動物所供圖

一隻螞蚱有啥可怕？如果有人告訴你，這些在草叢(cong) 裏蹦蹦跳跳的小蟲一天就能吃掉3.5萬(wan) 人的口糧呢？實際上，在很多人的記憶裏，蝗蟲就是饑餓的代名詞，當“蝗災”來襲，那遮天蔽日的末日景象更是不折不扣的“童年陰影”。

看起來人畜無害的昆蟲為(wei) 何能突然成災？千百年來，人們(men) 百思不得其解，隻好將其歸結為(wei) “天災”。但中國科學院院士、中科院動物研究所研究員康樂(le) 偏偏不信這個(ge) “邪”。他帶領團隊一頭紮進了蝗蟲堆，經過20多年的鑽研，終於(yu) 找到了蝗蟲聚群成災的奧秘。8月12日的《自然》（Nature）雜誌發表了康樂(le) 團隊的這一成果。

與(yu) 旱澇齊名的第三大災

蝗災與(yu) 旱災、洪災並稱我國曆史上的三大自然災害，曾造成嚴(yan) 重的農(nong) 業(ye) 和經濟損失。

飛蝗是世界上分布最廣泛的蝗蟲，據我國近2000多年的曆史記載顯示，大規模的蝗災發生過800多次，是非洲、亞(ya) 洲、中東(dong) 和澳大利亞(ya) 的重要農(nong) 業(ye) 害蟲。

而沙漠蝗雖然僅(jin) 僅(jin) 分布在非洲、中東(dong) 、南歐和南亞(ya) 地區，但危害的記載可以追溯到5000多年以前，這兩(liang) 種蝗蟲災害一直被認為(wei) 是人類主要的瘟疫之一。

“蝗蟲是世界性的害蟲。”中科院動物所研究員戈峰介紹，大概平均每5年就發生一次蝗災，曆史上一些社會(hui) 性事件都與(yu) 蝗災有關(guan) 。例如1924年的一次蝗災甚至導致南京鐵路的一輛火車都開不動了。

蝗災不僅(jin) 僅(jin) 存在於(yu) 人們(men) 的記憶裏。就在最近的2019年到2020年6月，沙漠蝗的爆發從(cong) 非洲之角到伊朗南部和印巴邊境，蔓延到20多個(ge) 國家和地區。據聯合國糧農(nong) 組織判斷，沙漠蝗蝗災波及區域達26萬(wan) 多公頃，規模為(wei) 25年一遇，1190萬(wan) 人的糧食供應受到直接威脅。近年來，俄羅斯、北美和南美也遭遇到當地蝗蟲的襲擾，就在去年，曆史上很少發生蝗災的美國也中招了。

“我國也是飛蝗蝗災的重災區。”康樂(le) 說，“在世界範圍內(nei) ，蝗災對農(nong) 業(ye) 、經濟和環境都構成了重大威脅。”

盡管蝗災與(yu) 人類發展曆史長期相伴，但人類對蝗災成因的科學認識卻並不與(yu) 之相襯。1921年，國際著名昆蟲學家和蝗蟲學之父尤瓦洛夫發現飛蝗之所以能成災，是因為(wei) 蝗蟲可以從(cong) 低密度的散居型轉變為(wei) 高密度的群居型；而直到上世紀70年代，國際科學家才逐漸意識到，群聚信息素可能是蝗蟲聚集的最關(guan) 鍵因素。

可是幾十年過去了，科學家還是沒能找到這種關(guan) 鍵的物質，似乎沒有一種化合物能夠符合群聚信息素的所有標準。

隱秘的關(guan) 鍵證據究竟在哪？這引起了康樂(le) 的極大興(xing) 趣。

飛蝗為(wei) 何“騰達”？

最近，康樂(le) 團隊分析了飛蝗群居型和散居型飛蝗的體(ti) 表和糞便揮發物，在35種化合物中鑒定到了一種由群居型蝗蟲特異性揮發的氣味，它是一種釋放量低但生物活性非常高的化合物4-乙烯基苯甲醚（4VA）。

科研人員通過一係列行為(wei) 實驗確定，4VA對群居型和散居型飛蝗都有很強的吸引力，而且這種吸引不分年齡，不分性別。

“我們(men) 發現，4VA這種信息素是群居型特異性釋放的的信息素，在散居型蝗蟲中基本檢測不到。但隻要有4~5隻散居型蝗蟲聚集在一起，信息素的釋放就可以啟動，這說明它具有很低的誘發閾值。”康樂(le) 告訴《中國科學報》，“我們(men) 認為(wei) ，在野外可能隻是小範圍的蝗蟲聚集就能開始釋放4VA，繼而招募更多的蝗蟲加入進來，使蝗蟲的群體(ti) 越來越大。”

那麽(me) ，4VA在自然環境中能夠吸引和聚集蝗蟲嗎？研究人員將含有4VA的誘芯布置在田間，發現4VA對實驗室種群在戶外具有很強的吸引力。進而，他們(men) 將誘芯直接布局到蝗蟲野外發生區天津北大港，大範圍的區塊實驗再一次證明4VA不僅(jin) 能吸引野外種群，而且不受自然環境中蝗蟲背景密度的影響。

本研究首次從(cong) 化學分析、行為(wei) 驗證、神經電生理記錄、嗅覺受體(ti) 鑒定、基因敲除和野外驗證等多個(ge) 層麵對飛蝗群居信息素進行了全麵而充分的鑒定和驗證，發現和確立了4VA是飛蝗群聚信息素，而過去報道已知的其它化合物都不具備群聚信息素的所有條件，本項研究範式將化學生態學的研究提高到一個(ge) 新的階段。

論文審稿人之一、美國科學院院士、美國洛克菲勒大學教授萊斯莉·沃斯霍爾（Leslie Vosshall）評價(jia) 稱：“這項工作做出了令人興(xing) 奮的發現，找到了一個(ge) 人們(men) 長期尋找的蝗蟲群聚信息素分子。文章包含了令人吃驚的多個(ge) 層次的研究，我給予我無條件的支持，這項傑出的工作不要有任何拖延，應該優(you) 先在《自然》上發表。”。

綠色防治照進現實

長期以來，人們(men) 對於(yu) 蝗災的防治主要依賴化學殺蟲劑大規模的噴施。但康樂(le) 團隊的這項研究不僅(jin) 揭示了蝗蟲群居的奧秘，而且使蝗蟲的綠色和可持續防控成為(wei) 可能。

“我們(men) 發現，4VA是來源於(yu) 蝗蟲吃下去的植物，人工合成非常容易，也很便宜。”康樂(le) 說，利用利用人工合成的信息素可以在田間長期監測蝗蟲種群動態，為(wei) 預測預報服務；可以設計誘集帶誘集蝗蟲，並在誘集帶集中使用化學農(nong) 藥或生物製劑將其消滅，從(cong) 而極大地減少化學農(nong) 藥的使用；還可以根據4VA的結構設計拮抗劑，阻止蝗蟲的聚集。

同時，科研人員還在蝗蟲的上百個(ge) 嗅覺受體(ti) 中，發現了4VA的特異性受體(ti) ，利用基因編輯技術敲除這種受體(ti) 後，飛蝗對4VA的響應行為(wei) 和吸引力就喪(sang) 失了。

這提示人們(men) 可以培養(yang) 這種突變體(ti) 飛蝗，並長期釋放到野外，這樣就可能在重災區建立起不能群居的蝗蟲種群，既在野外維持了一定數量的蝗蟲，又達到可持續控製的目的，將環境保護與(yu) 害蟲控製有機地結合起來。

“論文上線的第一時間我就閱讀了這篇文章。”清華大學教授程功評價(jia) 稱，“這是一項融會(hui) 貫通的研究，其研究思路對我們(men) 從(cong) 事昆蟲學其他領域研究的人也很有啟發。”

中科院院士、國家自然科學基金委員會(hui) 原主任陳宜喻還記得多年前，康樂(le) 等人大箱子小箱子地把蝗蟲從(cong) 野外搬回實驗室裏的情景。“他在上世紀90年代就認識到要把宏觀生物學和微觀生物學整合在一起，用分子生物學的技術進步去解決(jue) 宏觀科學問題。這項重大成果是康樂(le) 團隊鍥而不舍、長期堅持的結果。”

也許假以時日，當人們(men) 再次想起蝗蟲的時候，聯想到的將會(hui) 是不一樣的關(guan) 鍵詞。



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