欢迎来到我的压力系列报道的第三部分,也是最后一篇。在这个系列中,我将探讨我博客上讨论最多的生物——植物、微生物和昆虫——是否会感到压力。要阅读本系列的其余部分,并了解我为什么会写这篇报道,请查看我之前关于微生物压力和植物压力的文章。
本周,我们将聚焦昆虫。那么,它们会经历压力吗?
这个答案可能不会让你感到惊讶:是的,它们会。压力是对不断变化的环境的一种正常且适应性的反应,没有它,生物就无法生存。就像任何生物一样,昆虫也需要对威胁和其他环境变化做出反应。
“想象一下,任何让你感到压力的事情,对昆虫来说也是同样的事情,”美国农业部国家食品和农业研究所所长,也是一位昆虫学家Sonny Ramaswamy说。“如果你把它们放在炎热、寒冷或饥饿的环境中——它们就会感到压力。它们是鲜活的生命,它们的生理基础和你我一样。”
事实上,与植物和微生物不同,昆虫拥有中枢神经系统,这意味着它们的压力反应与我们人类的更为相似。当我们感知到潜在的威胁时,我们的眼睛、耳朵和其他感官器官会将信号发送到我们大脑的杏仁核。杏仁核会告诉下丘脑触发一系列激素,包括糖皮质激素。其中一种是皮质醇,有时被称为压力荷尔蒙,它可以帮助提高血糖。同时,压力反应会触发肾上腺素的分泌,也就是我们更常说的肾上腺素,它会增加你的心率。压力反应让你准备好逃跑或战斗。
同样,当昆虫感到压力时,它们的眼睛、触角和其他传感器会向它们的大脑发出警报,从而触发包括章鱼胺(相当于肾上腺素)和蜕皮激素(与糖皮质激素相关)在内的压力荷尔蒙。这种情况在所有昆虫中或多或少都会发生,尽管其强度和时机取决于具体情况和物种。就像我们的压力反应一样,激素的流动有助于让昆虫做好准备,以应对任何给它们带来压力的因素,比如飞行或逃窜。
肯塔基大学昆虫行为和化学生态学研究员Ken Haynes说,在某些情况下,压力反应甚至可以通过世代传递。例如,如果蚜虫过于拥挤——比如争夺食物——无翅雌性将生出有翅的后代,这些后代可以飞往新的家园。
除了内部压力反应和跨代反应之外,一些昆虫还通过报警信息素相互沟通它们的压力。这是一种群体范围的压力反应,主要发生在蚂蚁、蜜蜂和白蚁等社会性昆虫中。(其他没有明显社会结构的昆虫,包括臭虫,也会释放报警信息素。)
在某些情况下,例如蜜蜂,报警信息素会触发战斗反应——当蜜蜂蜇咬一个看似具有威胁性的人或动物时,它会释放化学物质来召集其他蜜蜂。在其他情况下,例如臭虫,报警信息素会警告它们的同类逃离危险。
那么,研究人员如何才能利用昆虫的压力反应来控制它们呢?一个显而易见的答案是杀虫剂。Ramaswamy说,例如,某些化学物质可以靶向激素通路或神经通路——它们会干扰昆虫的压力反应。
一种基于激素的杀虫剂(对某些昆虫也具有驱避作用)的例子是一种叫做木платно的化学物质,它会干扰章鱼胺,这是昆虫中的肾上腺素的等价物,并导致昆虫的身体超负荷运转直至死亡。
其他害虫防治策略则利用昆虫的报警信息素来对付它们。俄亥俄州立大学2009年的一项研究发现,添加合成臭虫报警信息素可以提高干燥粉的有效性,这些粉末会使昆虫脱水致死。信息素使臭虫更有可能分散并增加与粉末的接触。
延伸阅读
Peric-Mataruga et al,“昆虫压力中的神经激素:综述”,Arch. Biol. Sci.,贝尔格莱德,58(1) 1-12 (2006)
Farooqui,“昆虫神经系统中章鱼胺的综述”,Open Access Insect Physiology,(2012)