雄性烟草芽虫蛾如何找到它们的完美香水

传粉者在求偶期间使用特定的信息素混合物来提高交配成功率。
A moth called a tobacco budworm on a green leaf. Moths like the tobacco budworm use pheromone signaling to find mates.
烟草花叶甲等飞蛾利用信息素信号寻找配偶。Kai Squires

许多植物和动物会不择手段地进行繁殖,从 “僚机”海豚闻尿液的长颈鹿 再到 欺骗苍蝇进行授粉的雏菊。现在,一个科学团队确定了一种雄性飞蛾在求偶时使用的特定信息素化学物质混合物以及一种新揭示的春药。这些发现于 8 月 1 日 在《Current Biology》杂志上发表,并提供了更多关于这种用于雄性和雌性飞蛾之间短距离通讯的复杂化学物质混合物的细节。

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用于交配的雄性信息素混合物 早在近 35 年前就被首次发现,而本研究发现的雄性飞蛾春药是一种名为 水杨酸甲酯 的化学物质。它来源于植物,当食草动物前来攻击并啃食它们时就会释放出来。水杨酸甲酯在植物中既起到治愈机制的作用,又能向啃食植物的食草动物的敌人发出求救信号,提醒它们附近有潜在的食物。 

本研究中的飞蛾家族以美洲近 350 种植物为食,包括烟草花叶甲、玉米穗虫和秋粘虫。雄性 Chloridea virescens 飞蛾(也称为烟草花叶甲蛾)在其信息素混合物中使用水杨酸甲酯,研究团队认为这可能有助于雄性显示其优势。基本上,这种天然香水证明了该飞蛾能够克服植物的防御机制,可以被视为一种信号,表明它是一个有价值的交配选择。 

“这些近距离互动为了解物种识别——雌性如何识别同种雄性——以及雌性在选择配偶时的偏好提供了宝贵的见解,”该研究的合著者、北卡罗来纳州立大学的昆虫学家 Coby Schal 在一份声明中 说道。“这种互动让雌性能够了解特定雄性的过往经历。”

雌性飞蛾会通过释放一种由 脂肪酸 组成、作用范围较广的吸引信息素混合物来开始交配过程,雄性会响应这些信号并飞近雌性。一旦距离足够近,雄性就会释放出由 不同醇类 组成其特有的信息素混合物。然后,雌性会利用雄性的混合物来帮助她们判断该雄性是否是理想的伴侣。 

该研究 中,研究团队使用了一种在可控烤箱(称为 气相色谱)中分离化学化合物的方法,来确定构成雄性信息素混合物的化学物质。其中一些成分在三十多年前科学家首次鉴定化学物质时并未发现。

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他们发现,水杨酸甲酯在实验室中引起了雌性的强烈反应,特别是因为 雌性飞蛾的触角 上有两个专门用来接收这种化学物质的嗅觉感受器。

该团队还设法减少了雄性释放的水杨酸甲酯的量,并发现交配成功率有所下降。当这些雄性随后获得了少量水杨酸甲酯时,它们的交配成功率恢复正常,这表明这种化学物质更像是一种春药。

此外,该团队在食用实验室人工饲料的飞蛾中发现了少量水杨酸甲酯,但在北卡罗来纳州大豆田中捕捉到的飞蛾体内则含有大量的这种化学物质。该化学物质储存在它们的 毛簇 中,这是雄性释放其特殊交配信息素混合物的器官。通过一种模拟 花蜜 的糖水饮料,将该化学物质添加到实验室雄性飞蛾的饮食中,证明了雄性飞蛾如何吸收该化学物质并将其储存在毛簇中。当它们被鼓励积极追求雌性时,这些毛簇中的水杨酸甲酯含量较低,因为雄性在其信息素鸡尾酒中使用了大量该物质。

“在雄性飞蛾的信息素混合物中发现水杨酸甲酯是令人惊讶的,但本文的证据表明,雄性飞蛾在幼虫啃食植物或成年后饮用花蜜时会吸收并储存水杨酸甲酯,”Schal 说。“雄性可能已经进化出了与雌性对水杨酸甲酯的感知偏好相匹配的性信号。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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