新发现揭示了贝拉蛾如何使用毒药来吸引配偶

吡咯里西啶生物碱具有苦味和毒性，而且难以发音。它们由几种不同类型的植物产生，是牛意外死亡的主要原因之一。

含有这些生物碱的植物已经明确表示它们不想被食用，但这并没有阻止贝拉蛾(Utetheisaornatrix)。这些日飞蛾专门吃富含生物碱的叶子和响尾蛇植物的种子。然后，它们使用毒素来保护卵并在生命后期阻止捕食者。他们甚至用它来制造吸引异性的信息素。

贝拉蛾和相关物种究竟是如何进化出安全消耗吡咯里西啶生物碱的能力的仍然未知。

在《美国国家科学院院刊》杂志上发表的一项新研究中，研究人员对贝拉蛾基因组进行了测序，他们用它来查明可能赋予对这些毒素免疫力的特定基因。

他们还对150个博物馆标本(其中一些已有一个多世纪的历史)进行了基因组测序，以确定贝拉蛾及其近亲的起源地。最后，他们梳理了遗传数据，寻找有助于解释贝拉蛾错综复杂的翅膀图案如何随时间进化的线索——这是首次使用博物馆收藏的干燥标本对飞蛾或蝴蝶进行研究。

“我们已经成功地证明，你可以使用博物馆标本来回答通常需要复杂实验室技术的遗传问题，”该研究的合著者、佛罗里达自然历史博物馆麦奎尔鳞翅目和生物多样性中心的藏品协调员安德烈·苏拉科夫(AndreiSourakov)说。“这为未来此类研究打开了一扇窗。”

Sourakov已经研究贝拉蛾15年了，他表示，对该物种的基因组进行测序是他迄今为止进行的研究的自然下一步。在那段时间里，他获得的许多见解都来自于他与本科生和高中生的合作，他帮助他们进行简短的实验，分析科学博览会的数据，并解释同行评审论文中的结果。

在一个这样的项目中，一名学生着手确定贝拉蛾成虫的平均寿命，并无意中偶然发现了蛾世界的玛土撒拉。

苏拉科夫说：“令我们大吃一惊的是，它们的寿命长达50天，比普通飞蛾长四到五倍。”

对于大多数蛾类来说，长寿并不是一个至关重要的特征。许多繁殖一次，不久后就会因衰老或被捕食而死亡。但贝拉蛾并不受后者的限制，这使得赋予长寿的基因更有可能是有益的并遗传给下一代。

“对于受到化学保护的东西来说，寿命更长是有道理的，因为即使它们被抓住，捕食者通常也会放手，而飞蛾可以继续飞来飞去。”

贝拉蛾生活在北美东部、中美洲和加勒比地区的大部分地区，通常在白天活动。贝拉蛾并不利用黑暗作为遮盖物来躲避捕食者，而是注重被发现。它们的翅膀上覆盖着耀眼的粉红色、珍珠色、缟玛瑙和硫黄色的鳞片，鸟类和食肉昆虫可以很容易地从远处发现它们。任何不幸捕获丽蛾的捕食者都会很快纠正错误。

如果贝拉蛾意识到自己处于危险之中，它们就会从上胸部散发出泡沫状的毒素，从而击退捕食者。图片来源：安德烈·苏拉科夫

苏拉科夫说：“香蕉蜘蛛会将它们从网中剔除。”他补充说，狼蛛和鸟类会竭尽全力避开它们。“当它们被捕获时，它们会产生几乎完全由生物碱制成的味道不好的泡沫液体。”

当准备交配时，雌性会释放出一股雾化的生物碱，这些生物碱源自它们作为毛毛虫吃的植物。雄性会被这种气味所吸引，并追踪其来源。在那里，它们会进行一个简短而复杂的仪式，用两个与蒲公英非常相似的蓬松且可伸缩的结构轻轻地触摸雌性的头部。这些结构中的每根细丝都含有吡咯里西啶生物碱。

如果雌性认为雄性储存了足够数量和质量的生物碱，则配对就会交配。完成后，雄性会留下一份称为精囊的临别礼物，其中含有精子和更多的生物碱。雌性会使用这种物质和她自己储备的生物碱来给产下的卵注入毒素。这种双亲卵保护在昆虫中是罕见的。事实上，当1989年首次在贝拉蛾成虫中观察到这种情况时，这是唯一已知的雄性蛾或蝴蝶向其后代投入化学资源的例子。

贝拉蛾能够通过使用一种特殊的酶氧化该分子，使其无害，从而避免吡咯里西啶生物碱的不良影响。然而，如果捕食者吃了一只飞蛾，这个过程就会逆转，生物碱就会恢复其效力。

吡咯里西啶生物碱很可能首先作为植物的防御机制而进化，然后成为飞蛾的商品。苏拉科夫和他的同事想知道贝拉蛾如何获得这种解毒酶，以及它们如何通过植物和蛾之间长达数百万年的军备竞赛来维持这种酶。

当雄性贝拉蛾试图吸引配偶时，它们会膨胀两个可伸缩的气囊，称为coremata。图片来源：安德烈·苏拉科夫

作者发现贝拉蛾拥有的不是一个而是两个编码其独特解毒酶的基因拷贝。它们可能通过基因复制过程获得了第二种特征，其中包括许多植物在内的其他物种进化出了新的性状。

他们还发现了部分参与抗氧化剂产生和防御的基因的两个拷贝。苏拉科夫怀疑这些基因可能与贝拉蛾解生物碱毒的能力及其非凡的长寿有关。

“生物系统上的某些类型的压力会导致更长的寿命。贝拉蛾与生物碱的相互作用可能不仅是它们长寿的原因，也是其背后的机制之一。”