雄性果蝇在暴露于空气污染后陷入混乱

臭氧使雄性果蝇对雌性果蝇的吸引力降低,但对彼此的吸引力增加。
Four male common fruit flies in a chain trying to mate with each other after being exposed to ozone air pollution
在暴露于略微增加的臭氧水平后,四只常见的雄性果蝇开始互相“纠缠”。Benjamin Fabian

一项于 3 月 14 日发表在《自然-通讯》杂志上的新研究警告说,空气污染正在扰乱果蝇的爱情生活。普通雄性果蝇在吸入有毒气体后,难以识别它们的雌性同伴,导致它们对另一只雄性动情。

尽管有一些研究暗示果蝇存在双性恋,但目前的结果表明这更多地与臭氧污染有关。即使是短暂暴露于 O3,也足以改变信息素的化学成分,信息素是昆虫用来探测和吸引配偶的独特信号。全球范围内来自汽车、发电厂和工业锅炉的空气污染物水平的增加,可能会阻止普通果蝇繁殖,导致该昆虫物种急剧下降。

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化学生态学家将 50 只雄性果蝇放入一个管子中,并将它们暴露于 100 ppb(十亿分之一)的臭氧——全球臭氧水平范围为 12 ppb 至 67 ppb——两小时。两小时后,果蝇在与繁殖行为相关的化合物中,一种名为醋酸顺式-9-十八碳烯醇(cVA)的信息素含量有所下降。

仔细观察发现,臭氧似乎改变了信息素的化学结构。德国马克斯·普朗克化学生态学研究所昆虫行为研究组组长、该研究作者Markus Knaden解释说,大多数昆虫信息素含有碳双键。当化合物含有碳双键时,它会高度敏感于臭氧或一氧化氮的氧化,并开始分解。这一解释与他们在果蝇中发现的含量很高的庚醛(一种 cVA 分解后产生的物质)的发现相符。

改变的信息素会影响雄性寻找伴侣的机会吗?似乎是的。另一项实验让雄性果蝇暴露于 50 到 200 ppb 的臭氧或臭氧含量少得多的普通空气中 30 分钟,然后将它们与雌性果蝇放在一起。尽管两组的雄性果蝇都毫不犹豫地试图追求雌性,但暴露于臭氧的果蝇在获得伴侣方面遇到了更多麻烦。

Knaden 说:“雄性用信息素来吸引自己。它产生的越多,对雌性的吸引力就越大。”失去化学上的催情剂使暴露于臭氧的雄性对雌性来说吸引力下降,雌性在选择“受污染”的单身汉时花费的时间几乎是选择“干净”的单身汉的两倍。

臭氧污染不仅阻碍了雄性吸引雌性的能力,还在影响它们如何识别个体。Knaden 说,他的团队曾预计改变的信息素会影响雄性果蝇区分雌雄的能力,但他们没想到雄性会互相“纠缠”。他形容道:“起初,看到一连串雄性纠缠着另一个,然后是下一个,这是一个非常有趣的观察。”有了改变的信息素,“雄性基本上会纠缠任何小的、稍微像苍蝇一样移动的东西,而不管它是什么。”

英国雷丁大学农业环境研究中心的研究员James Ryalls(未参与该研究)说:“关于空气污染如何干扰昆虫性信息素信号的研究知之甚少,因此很高兴看到这项工作正在进行。”“该研究表明空气污染对昆虫交流有多大的破坏性,并可能带来生态后果,例如生物多样性减少。”

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乍一看,摆脱那些聚集在香蕉和甜瓜上的虫子似乎是个好主意。然而,Ryalls 警告说,这些农业害虫对世界生态系统贡献很大。作为大自然的清洁工,果蝇有助于分解腐烂的水果,释放营养供植物、细菌和真菌使用。它们也是鸟类和蜘蛛等其他动物的食物来源。最后,它们是生物医学研究中常用的昆虫模型,并为无数神经科学和遗传学发现做出了贡献

果蝇并不是唯一受到空气污染影响的昆虫。Knaden 说,他曾见过危险的臭氧水平影响花朵的挥发性化合物,这些化合物是传粉者用来识别方向的线索。他 2020 年的一项研究发现,蛾类对暴露于该气体的植物散发出的花香吸引力较低,导致授粉减少。

Knaden 说:“昆虫正在减少,我们过去认为这是由于杀虫剂和栖息地丧失造成的。”“看来还有更多问题需要解决,其中之一就是空气污染物。”

 

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