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昆虫学家中的唐门毒圣靠闲逛发了几百篇论文

     

  响盒蛾在猪屎豆属动物的花上。图片:Bob Peterson / Wikimedia Commons

  1959年,艾斯纳前去亚利桑那州的一个钻研站,周围都是戈壁。咱们凡是认为戈壁是生命的禁区,实在夜间的戈壁充满了朝气。各类生物没有遮挡,间接呈此刻你的面前,忙着生,忙着死,艾斯纳彻底被迷住了。

  托马斯·艾斯纳(Thomas Eisner),美国科学院院士,曾获美国国度科学奖章,颁发过几百篇论文。据他本人说,他的成绩成立在“晃荡”上。不管他身处哪里,都要到四周走动走动,看看花朵如何分发香气,虫豸如何相爱相杀。新的发觉就储藏在这些细小生命的互动之中。

  跟着本相的揭示,艾斯纳逐渐展示出毒药背后的道理,而这个道理就是一切生命合作和繁殖的根基准绳——进化论。

  陈旧的摸索天然的方式过期了吗?喜好晃荡的艾斯纳,把活生生的植物与化学分子接洽起来,为一门新学科——化学生态学奠基了根本,让陈旧的知识焕发出新辉煌。艾斯纳暗示,大大都物种都还没有定名,对付它们的糊口咱们更是一窍欠亨,新的发觉之旅才方才起头呢。下一种“毒药”是什么,值得咱们等候。

  艾斯纳和同事们用溶剂萃取萤火虫体内的化学物质,终究找到了这种毒素,这是一品种固醇,与蟾蜍体内的类固醇毒素有类似性,因而被定名为萤蟾素(lucibufagin)。鸟和蜘蛛都拒食含有萤蟾素的萤火虫,厥后艾斯纳还发觉,有宠物鬃狮蜥(Pogona vitticeps)误食了萤火虫而死。鬃狮蜥的老家在澳大利亚,没有演化出分辨有毒萤火虫的威力。

  其时对付萤火虫的毒素钻研完美是空缺,一个新课题!艾斯纳大喜,为了网络足够的萤火虫供化学阐发用,他在报上登了告白,收购萤火虫,5美分(采办力靠近昨天的1美元)一只,成果差点停业——原来他是想吸引小孩来捉萤火虫,可是价钱太高,连孩子的爹妈都贪小廉价出来捉萤火虫了。

  抱卵的雌性巨鞭蝎。图片:Matt Reinbold / Wikimedia Commons

  厥后艾斯纳发觉,“醋炮”里少量的酸楚也有出格的意思。节肢植物如虫豸,表皮上含有蜡质,与醋酸不相溶。酸楚拥有亲脂性,让鞭蝎的排泄物能够在蜡质上铺展开,渗入进去,强化攻击结果。

  艾斯纳心生猎奇,这种防御术是什么呢?其时人们曾经晓得,鞭蝎遭到攻击,会喷射拥有强烈醋酸味的液体。艾斯纳把鞭蝎请到大学的化学钻研史,与他的化学家同事迈沃尔德(Jerrold Meinwald)查验了鞭蝎的排泄物,发觉它含有84%的乙酸(醋酸)和5%的酸楚。正常食醋只含有6~8%的乙酸。

  1966年在佛罗里达进行郊野钻研时,艾斯纳发觉一只斑斓的蛾子撞在了蜘蛛网上,同党上交织着粉红、白、黑三色的斑纹。蜘蛛跑过来,把环绕胶葛蛾子的丝线一根一根咬断,把它放掉了!本来,这是一只响盒蛾(Utetheisa ornatrix),又叫斑斓灯蛾,娇艳的颜色申明它有毒。响盒蛾的幼虫以猪屎豆属(Crotalaria spp.)的动物为食,体内累积了剧毒的吡咯里西啶生物碱(pyrrolizidine alkaloid),蜘蛛吃不了它,只能把这尊佛送走。

  对付响盒蛾来说,毒素贯穿了生物进化中的两件大事:保存与繁衍。雄蛾在求偶时,身体尾端会显露两个“茸球”,悄悄地抚弄雌蛾。“茸球”的概况覆有一层薄薄的化学物质,由雄蛾体内累积的毒素发生。差未几同时,艾斯纳的同事发觉,雄性的响盒蛾能够把毒素通过精包传送给雌蛾,雌蛾再传递给卵。如许下一代也能得到毒素的庇护。这种投资是很可观的,雄蛾交配之后,体重能够降落10%。

  另一个“幕后辣手”的呈现更具不测性。上世纪70年代,艾斯纳养了一只宠物斯氏夜鸫(Catharus ustulatus),这只小鸟很是贪吃,可是有些虫子它是不吃的,这申明虫豸拥有防御毒素。艾斯纳很快想到,他能够操纵小鸟的反映,来发觉新“毒药”。于是艾斯纳每天抓虫豸和其他节肢植物,“孝敬”给“奴才”,总共尝试了一百多种。他发觉有三种萤科(萤火虫)遭到了坚定拒绝。

  萤火虫遭到滋扰之后,流出含有萤蟾素的“血液”作为兵器。虫豸的“血液”,切本地说是血淋巴,没有传递氧气的功效,所以流失一部门也不会危及生命。很多虫豸把“流血”作为开释毒素的方式。图片:Scott R. Smedley, et al. / Chemoecology (2017)

  响盒蛾腹部结尾的“毛刷”。图片:William E Conner et al. / Behavioral Ecology and Sociobiology (1981)

  鞭蝎给咱们的启迪是,一切生物都是由化学分子形成的,而在吃与被吃的无休止斗争中,生物演化出了五花八门的化学物质进行攻防战,咱们正常称之为“毒药”。艾斯纳成了小植物的唐门毒师。

  一天薄暮,他发觉了一种长相犹如异形的怪物:全身漆黑,像蝎子又像龙虾,体型能够占满他的手掌心。它是巨鞭蝎(Mastigoproctus giganteus),属于蛛形纲一个陈旧的目,有3亿年汗青。它的玄色在沙地上十分显眼,并且走得慢悠悠的,艾斯纳果断,这怪物必然有某种防御办法,不然捕食者会当即让它上西天。

  艾斯纳起头追本溯源,探索征象背后的机制。鞭蝎的“醋坛子”是腹部的两个腺体,启齿在身体结尾,长长的天线状“尾巴”的根部。它能够通过动弹“尾巴根”,朝分歧的标的目的“发炮”,定点轰击掠食者。艾斯纳曾把鞭蝎喂给南食蝗鼠(Onychomys torridus),尽管外表就是一只小老鼠,但食蝗鼠是凶猛的捕食者,蝎子都是它的盘西餐。南食蝗鼠一碰着鞭蝎,顿时被喷了一脸,几回测验测验后,终究在“酸爽”之下败退了。

  巨鞭蝎与人手的比力。图片:Acrocynus / Wikimedia Commons

  “茸球”的感化是“炫富”,雌蛾能够通化学物质的多寡,取舍毒素多的如意郎君。艾斯纳还发觉,一种学名Neopyrochroa flabellata的甲虫的交配体例殊途同归。雄虫的精包里含有毒性很强的斑蝥素(cantharidin),也同样传送给雌虫,再传送给卵起到庇护感化。雄虫头部有一条裂痕,内里装着少许的斑蝥素,在交配正式起头之前,雌虫会抱着雄虫的头,品味这一点点毒药,借此果断雄虫的“存款”。

  生物学是一门陈旧的知识,人类自打呈现起,就起头与草木鱼虫打交道了。但现在陈旧的生物学又有新波涛,在朝外钻研活生生草木鱼虫的“宏观生物学”,与在尝试室钻研分子、基因的“微观生物学”产生了分裂。以至有些身处“高精尖”范畴的微观生物学家,以为宏观生物学掉队于时代,顿时要被裁减了。

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