在大多数人的印象中,蚜虫是一种身材娇小的害虫,它既没有蝴蝶的绚烂,也没有蚂蚁的力量,只是昆虫家族里没有什么过人之处的小小一员。

今年10月,中国科学院动物所一项关于蚜虫的研究给人们揭示了一个奇妙的蚜虫世界。科学家们发现,同一种蚜虫会因为寄生的植株不同而进化出不同的适应性,比如“常驻”烟草的蚜虫就比平时生活在甘蓝或者白菜上的同类更能在烟草上茁壮成长。也就是说,蚜虫虽小,却具有超强的适应能力。

昆虫界的混世大魔王

蚜虫又叫蜜虫,可以说是世界上最具破坏性的害虫之一,其所到之处的农作物无一幸免。更让人意外的是,蚜虫既能进行有性生殖也能进行无性生殖,可以瞬间完成指数级的“复制粘贴”。

值得一提的是,蚜虫的世界是一个名副其实的母系世界,雌性蚜虫数量远远超过雄性。在这个母系世界里,大部分的蚜虫都能进行孤雌繁殖和卵胎生,并且繁殖的后代与母体具有高度相似性。

一个春天过去,一只蚜虫在经过孵化后可以生产上亿只蚜虫宝宝。新生的蚜虫们为了茁壮成长,会向农作物发起大举进攻。

蚜虫还有一个大招,它是动物世界中极少数可以通过自身进行光合作用来合成类胡萝卜素的角色。虽然这种本领在植物世界里稀松平常,但在动物界却十分少见,因为大部分动物都是通过食物来获取类胡萝卜素的。蚜虫可以像植物一样发挥光合作用自给自足,这就相当于给自己背了一块蓄电池,只要有太阳,随时都能充满能量。

除了依靠自身强大的繁殖能力和能进行光合作用的“超能力”以外,蚜虫还跟蚂蚁建立了合作关系。蚂蚁能够圈养并保护蚜虫,让蚜虫的天敌不敢随意靠近,而蚜虫则会通过吸取植物的养分分泌出一种蜜露,供蚂蚁食用。

有趣的是,“哥俩好”的关系有时会被“第三者”破坏,比如一种黑灰蝴蝶对于红蚁和蚜虫的共生关系有着浓厚的兴趣。它们会将自己的卵产在蚂蚁圈养的蚜虫所寄生的植物身上,当卵孵化成幼虫的时候,幼虫会吃掉蚜虫,然后自己分泌蜜露供蚂蚁食用。不过对于蚂蚁来说,这笔买卖可能不太划算,毕竟蚜虫是蚂蚁的长期“奶牛”,而蝴蝶幼虫则会变成蝴蝶飞走。

蚜虫与寄主的斗智斗勇

蚜虫所具有的神奇能力让它能够生生不息,这种强大的生存能力也让整个蚜虫家族发展得十分壮大。根据寄主不同,蚜虫也有很多分类。有的蚜虫喜欢蔬菜,有的蚜虫喜欢水果,有的蚜虫喜欢棉花,有的蚜虫喜欢花草树木,于是就有了麦蚜、苹果蚜、桃蚜、甘蓝蚜、棉蚜、玉米蚜……

在长期的协同演化中,每种蚜虫又形成了不同的寄主生物型以适应不同的寄主植物,以至于不同蚜虫互相之间出现了明显的差异。例如苹果蚜跟苹果在一起久了,对玉米的适应能力就变得很差。

不同的蚜虫为了适应不同的植物,一直在和寄主互相博弈。中国科学院动物研究所的这项研究正是发现了蚜虫和烟草之间上演的一出斗智斗勇的大戏。烟草为了防御侵害,其韧皮部免疫系统能够识别烟草非适应型的蚜虫唾液分泌出的一类蛋白,进而激活烟草韧皮部的抗性,这样烟草非适应型的蚜虫就很难在烟草上持续取食、生长发育。

这场应对“外来客”的战斗,寄主烟草小胜一局,但“长期房客”——烟草适应型的蚜虫由于长年在烟草上取食,有了一定的经验。因此能够通过降低这种唾液蛋白的分泌量,来避免激发烟草韧皮部的抗性,从而顺利适应并取食烟草植株的韧皮部汁液。

研究人员未来或许可以从蚜虫唾液入手,研究如何控制蚜虫的唾液蛋白表达,从而抑制其从植物中取食。同时,研究者还可以从蚜虫家族图谱开始,研究它们在不同寄主间的作用机制,通过调控作物内部的防御机制来抵抗蚜虫侵害,更好地保护作物。

(来源:科普中国)