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吸血虫在夜晚聪明,白天愚蠢

了解接吻虫在夜间如何学习,以及这对查加斯病传播和它们的进食习惯有何影响。

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任何大学生都会告诉你,过度学习是能源的浪费。当你的资源有限时,你应该学习考试会考的内容,忽略其他一切。某些吸血虫也采用同样的策略——这对被它们传染疾病的人来说可不是个好消息。

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接吻虫遍布美洲,以包括人类在内的其他动物的血液为食。它们喜欢叮咬宿主的面部——这就是“接吻”这个名字的由来。生活在包括拉丁美洲和美国南部在内的温暖地区的一些种类,会携带导致查加斯病的寄生虫。这种寄生虫可能伴随人一生,导致心力衰竭或其他严重并发症。(它不会在你被虫子吸血时钻入你的身体,而是在之后,当虫子在你的脸上排泄时。)

因此,了解接吻虫的运作方式对于疾病控制可能很重要。这些昆虫必须学会并记住在哪里找到它们的宿主以及如何悄悄地享用它们而不被拍死。它们的小脑袋是如何工作的呢?

法国图尔大学的Clément Vinauger和Claudio R. Lazzari想知道接吻虫在一天中不同时间是否学习方式不同。像人类一样,昆虫也有复杂的生物钟,使它们按照24小时(或“昼夜”)周期运行。白天,接吻虫潜伏不动;夜晚,它们才会离开巢穴觅食。

在实验中,Vinauger和Lazzari选择了接吻虫Rhodnius prolixus。这种昆虫是顺从的实验动物。它还有一个容易研究的反射:当虫子靠近一个温暖的物体——比如接近人体体温时——它会伸出喙,准备吸血。

研究人员训练接吻虫抑制这种反射。首先,他们将一只虫子放在一个温度宜人的加热器旁边。虫子伸出喙去触摸它。然后,加热器突然调高温度,迫使昆虫缩回口器(“哎哟!”)。

在一次训练中,研究人员计算了在接吻虫学会完全不触摸热物体之前,需要多少次不愉快的经历。之后,他们像测试一样进行了同样的程序。如果虫子记住了之前的学习内容,它们应该很快停止触摸加热器——比之前尝试次数更少。但如果它们什么都没学会,它们会像训练时一样多次触碰滚烫的物体。

当虫子在白天接受训练并在24小时后进行测试时,它们的表现就像什么都没学到一样。但当它们在夜间接受训练时,学习效果就得到了巩固。这些虫子在第二次实验中触摸热物体的次数更少。

接吻虫在日出时学习能力较差,还是仅仅是回忆已学知识的能力较差?为了找出原因,科学家们分别在白天或晚上训练虫子,然后在仅12小时后进行测试。在夜间接受训练的虫子在白天回忆起它们的课程没有遇到任何麻烦。但在白天接受训练的虫子在晚上测试时仍然表现不佳。所以回忆不是问题——看起来接吻虫只是在白天没有形成记忆。

最后,研究人员在熄灯的情况下重复了实验。他们在与之前相同的时间进行训练和测试,但在实验室里,一切看起来都像是夜晚。然而,虫子的表现却是一样的。如果它们的训练发生在本应是白天的时间,它们就没学会。如果它们在12小时后,也就是“夜晚”,接受训练,它们就能很好地学习。

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这表明,这些昆虫不仅在夜间学习能力最强,而且这个过程是由强大的生物钟驱动的,即使在太阳消失后,这个时钟仍在滴答作响。(如果你被关在一个黑暗的房间里,你也会按照大约24小时的周期运行,至少一开始是这样。)接吻虫不是唯一表现出昼夜节律学习能力的昆虫。蜜蜂、蟑螂和果蝇都向科学家们证明,它们形成记忆的能力取决于白天还是夜晚。

一天的学习能力只发挥一半有什么意义?作者写道,对于吸血生物来说,学习和记忆关于宿主的信息有助于生存。但更好地是在情境中学习这些信息。接吻虫只在夜间进食,所以白天获取的关于宿主的信息是无关紧要的。

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由于学习新事物需要能量,接吻虫会节省大脑的能量,以便在对其生存最重要的环境中发挥作用:夜晚,当你在床上(和你的美味脸庞)安睡时。

图片:由Michael Higgins(来自Flickr)拍摄

Vinauger, C., & Lazzari, C. (2015). Circadian modulation of learning abilities in a disease vector insect, Rhodnius prolixus Journal of Experimental Biology DOI: 10.1242/jeb.119057

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