
哪里有植物,哪里几乎肯定有蚜虫在啃食它们。这些无处不在的昆虫是许多捕食者的盛宴,有些已经进化出了不可思议的防御能力来对付它们。例如,卷心菜蚜虫就是一种行走的炸弹。

它的身体携带两种化学物质,只有在捕食者攻击它时才会混合。受伤的蚜虫会死亡。但在此过程中,其体内的化学物质会发生反应,引发爆炸,向捕食者释放致命剂量的毒药,从而拯救了整个群体。
蚜虫的化学武器是从它们吃的植物中偷来的。植物远非坐以待毙,它们 用各种各样的毒药来防御食草动物。例如,十字花科蔬菜,如芥末、西洋菜和芥末,使用一种叫做硫代葡萄糖苷的化学物质。
它们本身无害,但当它们接触到一种叫做黑芥子酶的酶时,就会发生剧烈的化学反应,产生几种有毒产物。其中包括 异硫氰酸烯丙酯,这种物质赋予芥末和辣根强烈的刺激性风味。
由于异硫氰酸烯丙酯对植物也有害,所以植物将这些反应性化学物质储存在不同的地方。被进食动物造成的伤口会将这两种化学物质混合在一起,并引发一次小型的化学爆炸。
一些毛虫已经进化出了应对这些防御的方法,包括能够灭活或破坏硫代葡萄糖苷的蛋白质。但是 卷心菜蚜虫 实际上将它们吸收到自己的体内,有效地为自己窃取了植物的防御。

就像它们赖以生存的植物一样,卷心菜蚜虫也进化出了自己的黑芥子酶版本。 Eleanna Kazana 和伦敦帝国理工学院的同事们发现,这种酶储存在头部和胸部的肌肉中。即使是最年轻的胚胎也含有一些,并在其一生中持续产生和积累这种酶。
但 Kazana 也发现,它们几乎完全依赖植物来获取它们的硫代葡萄糖苷,例如黑芥子苷。母蚜虫通过从腹部传递一些黑芥子苷给它们的幼虫,给它们化学捐赠。除此之外,幼虫有责任自己获取更多。
进食的蚜虫将食物中的绝大部分黑芥子苷转移到它们的血液中,在那里它与肌肉中的活化黑芥子酶安全地分开。只有当某些东西导致血液和肌肉混合时,例如捕食者的叮咬,它们才会混合并发生反应。
为了测试这种假定的防御机制是否有效,Kazana 将一些蚜虫暴露在 瓢虫幼虫 中,这是它们的主要敌人之一(见下文)。当受到攻击时,食用过黑芥子苷溶液的蚜虫释放出一种主要由异硫氰酸烯丙酯组成的挥发性混合物。这种化学喷雾毒死了瓢虫。接触到它的瓢虫未能发育成成年个体并死亡。这种防御的有效性毫无疑问——它是 100% 致命的。

然而,蚜虫会发育成无翅和有翅两种形态,Kazana 发现攻击有翅蚜虫的幼虫受到的影响要大得多。只有六分之一的攻击者死于化学中毒。
通过分析蚜虫粪便(一种叫做蜜露的甜味液体)的成分,Kazana 发现有翅蚜虫只是在排泄它们吃的任何黑芥子苷。
当然,飞行中的蚜虫实际上不必担心瓢虫的攻击,因为它们可以轻易地飞走逃生。Kazana 认为储存植物的化学物质需要大量的能量,而且有另一种防御手段,有翅蚜虫就不 bother 了。
无翅的蚜虫确实可以保护自己。但这对于被叮咬的个体来说似乎是微不足道的安慰,它们仍然遭受致命的伤害。为什么它愿意牺牲自己来赶走捕食者呢?
答案在于它们与同伴的关系。蚜虫 主要进行无性繁殖,因此群体中的所有个体都是彼此的克隆。有数百个携带完全相同基因的个体,为了驱赶和杀死捕食者而牺牲一个体是公平的交易。
参考文献: Kazana, Pope, Tibbles, Bridges, Pickett, Bones, Powell & Rossiter. The cabbage aphid: a walking mustard oil bomb. Proc Roy Soc B. doi.10.1098/rspb.2007.0237。
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