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出品：科普中國

作者：姬俏俏（農(nong) 學博士）

監製：中國科普博覽

編者按：為(wei) 解碼生命科學最新奧秘，科普中國前沿科技項目推出“生命新知”係列文章，從(cong) 獨特的視角，解讀生命現象，揭示生物奧秘。讓我們(men) 深入生命世界，探索無限可能。

藍天白雲(yun) 下，看似潔淨的空氣中卻隱藏著一位“隱形殺手”——臭氧汙染。也許你會(hui) 想，臭氧不是保護我們(men) 免受紫外線傷(shang) 害的嗎？這句話隻對了一半。

在大氣平流層中的臭氧可以吸收太陽光中對生物有害的部分紫外線輻射，而在大氣近地層，臭氧就成了一種汙染物，會(hui) 對環境和生物產(chan) 生不良影響。

近日一項發表於(yu) 《自然·通訊》的研究表明，臭氧不僅(jin) 對人類健康有害，還會(hui) 破壞昆蟲之間通過信息素傳(chuan) 遞的化學通訊，從(cong) 而影響它們(men) 的交配行為(wei) 。

什麽(me) 是昆蟲信息素？

昆蟲的信息素是一種化學物質，昆蟲通過釋放這些化學物質來傳(chuan) 遞信息，尤其是在交配行為(wei) 中起到關(guan) 鍵作用。比如，果蠅中的雄性會(hui) 釋放一種叫做cis-Vaccenyl Acetate（簡稱cVA）的信息素來吸引雌性。

cVA不僅(jin) 能讓雌性更容易找到它們(men) ，還能在交配時傳(chuan) 遞給雌性，使雌性對其他雄性的吸引力降低。這就像雄性在雌性身上留下了自己的“印記”，以確保自己成為(wei) 後代的父親(qin) 。

信息素影響昆蟲的行為(wei)

（圖片來源：Engl & Kaltenpoth, 2018）

臭氧汙染的來源及其危害

臭氧主要在大氣的高層存在，形成臭氧層，保護地球免受紫外線輻射。然而，在地表附近，臭氧是一種有害的汙染物。它由化石燃燒、交通運輸和工業(ye) 生產(chan) 等排放的氮氧化物（NOx）和揮發性有機化合物（VOC）在陽光作用下形成。近年來，隨著工業(ye) 化的發展和氣候變化，全球臭氧水平顯著上升，對生態係統造成了嚴(yan) 重影響。

影響臭氧濃度的主要因素和過程

（圖片來源：中國大氣臭氧汙染防治藍皮書(shu) （2020））

研究發現，臭氧會(hui) 氧化昆蟲信息素中的碳碳雙鍵，導致這些信息素降解。例如，果蠅雄性特有的信息素cVA和(Z)−7-Tricosene在暴露於(yu) 臭氧後，其含量會(hui) 顯著減少，因此對雌性的吸引力減弱，雄性果蠅的交配成功率也會(hui) 下降。

科學家們(men) 通過實驗發現，即使短時間暴露在100ppb濃度的臭氧中，也會(hui) 導致果蠅信息素降解，進而影響其交配行為(wei) 。在實驗中，暴露於(yu) 臭氧的雄性果蠅表現出更長的交配潛伏期，也就是說，它們(men) 需要更多的時間才能被雌性接受。這是因為(wei) 臭氧破壞了信息素，使得雌性難以辨認和接受這些雄性。

更有趣的是，暴露於(yu) 臭氧的雄性果蠅還表現出顯著增加的雄性之間的求偶行為(wei) 。這是因為(wei) 臭氧破壞了雄性信息素，使得雄性難以區分性別，從(cong) 而錯誤地向其他雄性發起求偶。在實驗中，暴露於(yu) 臭氧的雄性果蠅甚至會(hui) 形成一條長長的求偶鏈，這種行為(wei) 通常隻在基因突變的果蠅中看到。

臭氧擾亂(luan) 果蠅性別識別能力

（圖片來源：Jiang et al., 2023）

研究人員不僅(jin) 研究了果蠅Drosophila melanogaster，還對其他九種果蠅進行了類似實驗，發現其中八種果蠅的信息素也會(hui) 因臭氧暴露而降解，進而影響它們(men) 的交配行為(wei) 。隻有一種果蠅（D. busckii）因其信息素不含碳-碳雙鍵，因此對臭氧不太敏感。

不同果蠅物種特有信息素和其暴露於(yu) 臭氧後性行為(wei) 的變化

（圖片來源：Jiang et al., 2023）

不僅(jin) 雄性和雌性果蠅的信息素會(hui) 被臭氧氧化，雌性的信息素也會(hui) 受到影響。例如，雌性果蠅特有的7,11-Heptacosadiene（7,11-HD）和7,11-Nonacosadiene（7,11-ND）在暴露於(yu) 臭氧後含量會(hui) 減少，這意味著雌性果蠅在交配時也會(hui) 麵臨(lin) 困難，因為(wei) 它們(men) 的信息素無法正常傳(chuan) 遞給雄性。

隨著工業(ye) 化的發展和汙染增加，臭氧濃度顯著上升，昆蟲的信息素係統麵臨(lin) 著新的挑戰。碳-碳雙鍵的存在使得信息素容易被臭氧氧化，從(cong) 而影響昆蟲的交配行為(wei) 和種群繁殖。

此外，植物與(yu) 傳(chuan) 粉昆蟲之間的化學通訊也會(hui) 受到影響，臭氧汙染會(hui) 破壞生態係統的平衡。例如，臭氧會(hui) 降解花朵釋放的揮發性物質，使傳(chuan) 粉昆蟲難以找到花朵，從(cong) 而影響植物的授粉和繁殖。這些影響不僅(jin) 限於(yu) 昆蟲，還會(hui) 通過食物鏈波及整個(ge) 生態係統。

為(wei) 了保護昆蟲和生態係統，我們(men) 需要采取措施減少臭氧汙染，包括減少工業(ye) 排放的氮氧化物和揮發性有機化合物，推廣清潔能源，改進交通工具的排放標準等。此外，加強環境監測和保護措施，增加對臭氧汙染及其影響的研究，也是非常重要的。

希望通過這篇文章，你能更好地理解臭氧汙染對昆蟲的影響，並意識到保護環境的重要性。每個(ge) 人的努力都可以為(wei) 我們(men) 的地球帶來積極的改變，讓我們(men) 一起為(wei) 保護環境而努力吧！

參考文獻：

1.Jiang N J, Chang H, Weißflog J, et al. Ozone exposure disrupts insect sexual communication[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 1186.

2.Engl T, Kaltenpoth M. Influence of microbial symbionts on insect pheromones[J]. Natural Product Reports, 2018, 35(5): 386-397.

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