孙学军
来自细菌代谢产物的蟑螂信息素
2015-12-8 17:02
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像人一样,蟑螂也喜欢扎堆,尤其是在无所事事的时候。现在科学家知道,随粪便排出的肠道细菌制造出的气味是吸引蟑螂的原因。去掉粪便中的细菌,蟑螂会选择独处。或许其他物种包括人的肠道微生物也会影响其行为,只是我们对此了解比较少。

研究微生物和宿主关系的康奈尔大学教授Angela Douglas认为,虽然现在我们不了解介导微生物与宿主关系的化学信号,但是这种现象具有普遍性。认真研究蟑螂与微生物的信号联系将对理解这类现象有很大帮助。

信息素是昆虫之间进行联系的重要工具,上世纪70年代,昆虫学家对信息素在昆虫雌雄相互吸引方面的作用就进行了深入研究。昆虫学家认为蟑螂相互之间也利用信息素,但一直没有对这种信息素的本质达成一致看法。有人认为蟑螂信息素是外骨骼上的蜡状物质,也有人认为是粪便中的含氮化合物,还有人认为是脂肪酸。

北卡罗来纳州立大学的昆虫学家Coby Schal提出,导致这些争论的原因可能是不同的蟑螂使用不同的化学物质作为信息素。因为这些昆虫生存的环境、食物和肠道微生物存在很多差异。于是Schal团队和北卡罗来纳州的昆虫学家Ayako Wada-Katsumata一起对这个问题进行了研究。他们将德国蟑螂Blattella germanica进行了消毒除菌,并进行无菌饲养,当然这些蟑螂的粪便也是无菌的。结果发现,通常非常喜欢聚群的蟑螂开始喜欢独处。臭味相投的蟑螂,一旦讲卫生就变成喜欢孤独的虫子。年轻蟑螂对正常有菌的粪便提取物更有兴趣,大约80%100%的蟑螂会因为粪便提取物聚集在一起,但无菌粪便提取物没有这种作用。2015127日研究论文发表在PNAS上。(这个故事就是那么简单,这些科学家给蟑螂消了一下毒,结果发现这些动物是利用粪便中细菌释放的气味相互吸引)

Douglas说,最新研究也能解释过去为什么对蟑螂信息素没有达成一致意见。因为不同的微生物会产生不同的代谢产物。也能解释脂肪酸学派一直不同意到底那种脂肪酸才具体发挥作用。Schal说虽然有一些物质在浓度很高时能吸引这些蟑螂,但来着肠道细菌的代谢产物效应更强烈。曾经有研究发现,沙漠蝗虫也利用特定寄生微生物吸引同类。2012年,有学者发现鬣狗气味腺细菌制造的气味能从群体中区分出亲属关系。这说明生物界利用细菌产物作为信息交流工具非常普遍。

伊利诺伊大学昆虫学家May Berenbaum认为,这一研究证明昆虫与细菌的合作关系非常清楚,这是一个非常精彩的生物合作案例。人类或许也一样,我们吃的食物影响肠道细菌的类型和组成,这些细菌反过来会影响我们的体味。虽然细菌导致的狐臭会导致让人敬而远之,但是来自细菌的有吸引力的味道也许大量存在。人类也有臭味相投,也许就是因为细菌效应最典型的表现。

现在这一研究团队正继续对其他类型的蟑螂进行研究,研究是否这些蟑螂有独特的品味,如果是这样,可以开发出更好的对付这些讨厌昆虫的诱杀剂。

PNAS-2015-Wada-Katsumata-1504031112.pdf


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