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信息素——大自然的“秘密語(yǔ)言”

2021-04-20 12:12:21
奇聞怪事 2021年3期
關(guān)鍵詞:雄蛾大黃蜂魷魚

19世紀(jì)一個(gè)春天的早晨,法國(guó)動(dòng)物學(xué)家讓-亨利·法布爾坐在屋子里觀察一只破繭而出的雌性天蠶蛾,他把這蛾子放進(jìn)一只薄紗的籠子中,想看看接下來會(huì)發(fā)生什么事。結(jié)果,那天晚上,他的房間里飛來了幾十只雄性天蠶蛾,它們通過窗戶飛進(jìn)屋來。法布爾后來寫道:“那真是一次令人難忘的‘入侵?!?/p>

見一些蛾子直接飛向那籠子,法布爾便開始做實(shí)驗(yàn),他想知道,是什么東西告訴它們那里有一只雌性天蠶蛾。他發(fā)現(xiàn),不論把雌蛾放在哪里,只要裝蛾子的容器不是密封的,例如食櫥或者抽屜等,那些雄蛾就能夠找到它;但假若把雌蛾放進(jìn)密封的盒子或者玻璃瓶中,雄蛾們便失去目標(biāo)了。

法布爾很快明白,雄蛾不是憑借景物和聲音找到雌蛾的,它們憑借的是氣味,這表明雌蛾在散發(fā)著某種能引誘雄蛾的化學(xué)物質(zhì)。然而,那是什么呢?

信息素是動(dòng)物間的“信使”

在此后大約一個(gè)世紀(jì)里,人們都在懷疑那種物質(zhì)的存在。直到1959年,德國(guó)科學(xué)家阿道夫·布特南特才果真找到了它。這位科學(xué)家和他的研究團(tuán)隊(duì)花了20年時(shí)間研究雌性蠶蛾用以吸引雄蛾的氣味,他們從幾十萬只蛾子的身上萃取化學(xué)物質(zhì),最終鎖定了那讓雄蛾們趨之若鶩的東西,他們稱之為“蠶蛾性誘醇”。這以后,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了越來越多與“蠶蛾性誘醇”類似的東西。這些化學(xué)物質(zhì),人們現(xiàn)在統(tǒng)稱為信息素。

人們發(fā)現(xiàn),信息素是動(dòng)物間的“信使”,在動(dòng)物中起協(xié)調(diào)行為、傳遞信息的作用。例如螞蟻在進(jìn)食后會(huì)在返回蟻巢的路上留下信息素,它的氣味會(huì)被其他螞蟻所解讀,意思是,“飽餐了一頓,真不錯(cuò)。”同時(shí),另一種不同的信息素還會(huì)讓正在尋找食物的螞蟻改變方向,通知它們前面已經(jīng)沒有食物了。

蚜蟲也釋放信息素,當(dāng)蚜蟲受到天敵的襲擊時(shí),它們的信息素會(huì)告訴鄰近的蚜蟲趕緊逃離。事實(shí)上,釋放信息素的動(dòng)物有很多,從龍蝦到大象都不例外。在很多情況下,信息素是動(dòng)物的香水,是求偶的信號(hào),對(duì)于同種的異性,它們是難以抗拒的誘惑。

科學(xué)家們?nèi)匀粚?duì)信息素懷有無限的疑惑和好奇,他們發(fā)現(xiàn)自然界中充滿了利用信息素進(jìn)行“誘惑”和“欺詐”的行為,不僅是動(dòng)物,植物亦如此。有些植物會(huì)“克隆”其他動(dòng)物的信息素以用于“自私”的目的,例如,有些植物會(huì)模仿昆蟲的信息素以吸引昆蟲為自己授粉。而人類也從動(dòng)植物們的這種行為中深受啟發(fā),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)利用信息素是一種防治害蟲的有效辦法。只是我們現(xiàn)在還不清楚,我們自己是不是也在釋放信息素,如果是,其他人又在如何解讀這些信息素??茖W(xué)家們懷疑,說不定在大自然的這個(gè)“信息素俱樂部”中,我們?nèi)祟愐彩瞧渲械囊粏T。

行為怪異的魷魚

有關(guān)信息素的研究,盡管人們多將重點(diǎn)放在昆蟲上,但人們也發(fā)現(xiàn),很多昆蟲以外的動(dòng)物也使用信息素,其中一類動(dòng)物更是為人們所忽視,那就是生活在海洋中的頭足類動(dòng)物,包括魷魚和章魚等。由于這類動(dòng)物通常擁有很大的眼睛,科學(xué)家們便一直認(rèn)定它們?cè)诃h(huán)境活動(dòng)中主要是依靠視覺獲取信息的。然而,美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所的海洋生物學(xué)家羅杰·漢倫和他的同事們卻遇到了奇怪的事,他們?cè)隈R薩諸塞州伸入大西洋的科德角附近發(fā)現(xiàn)了大量受精卵,這些受精卵是雌性長(zhǎng)鰭近海魷魚產(chǎn)下的。漢倫他們親眼目睹了一些雄性魷魚在那里做著奇怪的舉動(dòng)。漢倫說,“雄性魷魚在那里相互打斗,還用它們的觸手碰那些卵,這種行為十分令人不解。”

為了解開疑惑,漢倫和他的同事們抓來一些雄性魷魚放進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的水槽中,再放入一些受精卵。于是,那奇怪的一幕又發(fā)生了,魷魚游向受精卵,用觸手觸碰它們,然后開始相互追逐和打斗。是什么東西引發(fā)了魷魚們的攻擊行為呢?科學(xué)家們懷疑受精卵上有某種化學(xué)物質(zhì),這種物質(zhì)有可能被雄性魷魚的觸手探測(cè)到。為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè),他們從雌性魷魚和受精卵上提取各種化學(xué)物質(zhì),然后測(cè)試雄性魷魚對(duì)這些萃取物作何種反應(yīng)。最后,他們鎖定了一種蛋白質(zhì),名為“魷魚β-微精原蛋白”。

科學(xué)家們將這種蛋白合成了一種人工的版本,然后驗(yàn)證是否果真是這種蛋白引發(fā)了魷魚們的怪異行為。他們先將一個(gè)放了受精卵的玻璃燒瓶放入水槽,這樣,雄性魷魚們便只能看到瓶中的受精卵,但觸碰不到它們,這時(shí)人們觀察到,雄性魷魚并沒有發(fā)生太多的打斗行為。接下來,人們放入另一個(gè)玻璃燒瓶,但這一次,燒瓶的外面涂了一層人工合成的魷魚β-微精原蛋白,雄性魷魚的觸手可以碰到燒瓶上的這種化學(xué)物質(zhì),結(jié)果不出所料,魷魚們的打斗行為升級(jí)了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明,雄性魷魚的確是用觸手探測(cè)魷魚β-微精原蛋白,這種物質(zhì)就是引發(fā)魷魚暴力行為的“元兇”。

現(xiàn)在,困擾科學(xué)家們的謎團(tuán)解開了。原來,魷魚β-微精原蛋白是在雌性魷魚生殖道內(nèi)產(chǎn)生并融入到魚卵表面的一種信息素,它的重要功能是讓雌性魷魚在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候受精。這種化學(xué)物質(zhì)還是一種信號(hào),它把雌性魷魚的聚集地“通知”了雄性魷魚,雄性魷魚自然就不會(huì)錯(cuò)過這樣一次難得的“幽會(huì)”了。另外,這種信息素還激發(fā)了雄性的力量,能讓雌性魷魚選擇到最強(qiáng)壯的交配對(duì)象。

大自然中的“信息戰(zhàn)”

開始的時(shí)候,人們認(rèn)為,信息素只是動(dòng)物們的“秘密語(yǔ)言”,它幫助動(dòng)物更好地生存和進(jìn)化,但后來發(fā)現(xiàn),一些植物也學(xué)會(huì)了這一招,有些還顯得“詭計(jì)多端”。在我國(guó),一種紅色和白色的蘭花就是這樣,為了讓昆蟲幫助它們授粉,這些蘭花巧施妙計(jì),它們利用信息素,而且非常成功。

植物要繁殖,它們必須把花粉傳授給同種植物的其他花朵。在很多情況下,這一過程是由昆蟲完成的。一些昆蟲以花蜜和花粉為食,它們?cè)诨ǘ渖下湎掠诛w走,一些花粉便粘附在昆蟲身上,并被帶向遠(yuǎn)處的花朵。在我國(guó)海南島,科學(xué)家們注意到,大黃蜂經(jīng)常造訪一種紅色和白色的蘭花,奇怪的是,這種蘭花并不提供花蜜,而大黃蜂也并不用花蜜去喂養(yǎng)它們的后代,它們的食物是蜜蜂和其他昆蟲,這就是說,那些造訪蘭花的大黃蜂并不會(huì)得到食物,它們面對(duì)的只能是一間空蕩蕩的“餐室”而已。

那為什么大黃蜂要做這種徒勞無功的事呢?莫非蘭花釋放了某種對(duì)大黃蜂們具有誘惑作用的東西?這個(gè)問題引起了德國(guó)烏爾姆大學(xué)的兩位科學(xué)家曼弗雷德·阿亞瑟和他的同事詹妮弗·布羅德曼的好奇,他們決定一探究竟。

首先,兩位科學(xué)家萃取了蘭花上的化學(xué)物質(zhì),他們將這些物質(zhì)噴涂在一些死去的蜜蜂身上,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這樣的蜜蜂最能吸引大黃蜂,而未被噴涂的蜜蜂則吸引力要遜色一些。接下來,兩位科學(xué)家開始在這些化學(xué)物質(zhì)中尋找真正對(duì)大黃蜂產(chǎn)生了作用的分子,他們切下大黃蜂的觸須,將來自蘭花的不同化學(xué)物質(zhì)噴涂到觸須上。這時(shí),觸須上的電信號(hào)會(huì)作出程度不同的反應(yīng),它幫助科學(xué)家們判斷吸引了大黃蜂的物質(zhì)究竟是哪些。

結(jié)果,這兩位科學(xué)家找到了幾種能引發(fā)觸須強(qiáng)烈反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì),而其中的一種正是某種蜜蜂信息素的組成部分。通常情況下,蜜蜂在蜂房遭到攻擊時(shí)會(huì)釋放信息素以警告其他蜜蜂,它們甚至在飛行的時(shí)候也釋放信息素,然而大黃蜂學(xué)會(huì)了利用這一點(diǎn),它們憑借蜜蜂的信息素追蹤蜜蜂,從而捕獵到它們的美食。

那么,為什么大黃蜂要造訪蘭花呢?原來為了“邀請(qǐng)”大黃蜂為自己授粉,蘭花“仿制”了蜜蜂的信息素,大黃蜂察覺了這種“美食的信號(hào)”自然蜂擁而至,它們以為會(huì)有一頓美餐等著自己,但結(jié)果卻只是為蘭花授了粉。

就這樣,蘭花的詭計(jì)成功了,大黃蜂白白忙活了一場(chǎng),這場(chǎng)大自然中的“信息戰(zhàn)”以蘭花的勝利而告終。

大自然像一個(gè)巨大的舞臺(tái),動(dòng)植物們則是舞臺(tái)上的“明星”,那里上演著“友誼”、“合作”和“愛情”,也上演著“欺詐”、“陰謀”和“殺戮”。事實(shí)證明,在這個(gè)過程中,信息素發(fā)揮了巨大的作用,它們?nèi)綦[若現(xiàn),隱匿莫測(cè),卻發(fā)揮了明顯的交流和互動(dòng)作用,不愧為大自然的“秘密語(yǔ)言”。

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