成群结队的蝗虫可以部署一种化学物质以避免被蚕食

对于一些蝗虫，比如这些蝗虫，它们的同类昆虫就在菜单上。一项新的研究表明，幼年飞蝗会释放出一种信息素，阻止它们的同伴蚕食它们。

对许多蝗虫来说，成群结队的生活就像一场野餐。拥挤的环境创造了一个蝗虫吃蝗虫的世界。但事实证明，一些迁徙昆虫部署了一种“不要吃我”的信息素，可以阻止同类相食的同类。

研究人员在5月5日的《科学》杂志上报告说，当幼年飞蝗(Locustamigratoria)挤在一起时，会释放出一种称为苯乙腈(PAN)的挥发性化合物。研究发现，被设计成不释放信息素的蝗虫被吃得更频繁。那些无法检测到PAN的人更有可能吃掉其他生产PAN的人。结果表明该化合物具有抑制自相残杀的作用。

德国耶拿马克斯普朗克化学生态研究所的神经动物学家比尔汉森说，蜂群中同类相食的程度“将保持恒定”。“你身后的朋友有多饿，你身上的气味有多难闻?”

同类相食在动物王国中非常普遍。当食物短缺时，这通常是动物补充饮食的便捷方式。对于L.migratoria，当昆虫改变生活方式时，行为就会开始。

作为独居昆虫，蝗虫彼此分开，不吃对方。当群体密度增加时——比如说，在食物来源减少的情况下——蝗虫会变得“合群”(SN:8/12/20)。他们变得更加相互吸引，并且越来越活跃，迁徙和自相残杀。这使得群体能够在寻找更多营养的同时存活更长时间。一些研究表明，自相残杀实际上可能是蝗虫集群行为的基础，因为个体会集体移动以避免受到来自后方的攻击。

众所周知，L.migratoria会产生数百种化合物，其中一些会排斥它们自己的物种。汉森和他的同事想看看这些化合物中的任何一种是否特别能阻止同类相食的攻击。

首先，该团队筛选了仅在群居阶段释放的化合物。其中之一，PAN，引起了研究人员的兴趣，因为它分解形成氰化氢，并且之前已被证明可以击退鸟类对L.migratoria的攻击。

汉森说，一旦蝗虫开始闻到这种化合物的气味，它们就会变成危险的食物。“PAN越高，它们的毒性就越大。”

最初的实验表明，当事情开始变得拥挤时，蝗虫会产生PAN，并且随着更多蝗虫加入该群体，数量会增加。接下来，研究小组将注意力集中在蝗虫嗅觉系统中对化合物反应最强的一个基因——LmOR70a。使用基因编辑，该团队创造了一些无法闻到PAN的蝗虫，而另一些则无法产生PAN。

研究人员将成群的蝗虫放入100只个体的拥挤笼子中。野生型蝗虫的自相残杀率不到5%，但在无法产生PAN的蝗虫中，这一比例跃升至30%左右。当将50只饥饿但其他方面正常的蝗虫放在笼子里时，不产生PAN的个体比闻到PAN气味的蝗虫受到攻击和吃掉的次数要多得多。设计成不检测PAN的蝗虫对吃掉产生信息素或不产生信息素的蝗虫没有表现出偏好。

同类相食对幼年蝗虫的威胁更大，因为它们还没有翅膀，所以这种化合物可能对它们更有用。“他们必须继续行走并被推，所以自相残杀成为真正的威胁，”汉森说。“当他们成年时，他们可以飞走。”

这项工作是“蝗虫生物学和化学信号的令人兴奋的进步，”生态学家ArianneCease说，他是位于坦佩的亚利桑那州立大学全球蝗虫计划的负责人。她说，这种信息素的使用解释了高度拥挤的飞蝗如何在不承担自相残杀的情况下获得群体生活的好处。

L.migratoria是分布最广的蝗虫种类，遍布非洲、欧亚大陆，一直到澳大利亚和新西兰。瘟疫早在公元前200年就在中国有报道，目前是俄罗斯的主要农业害虫。蜂群可以生长到每平方米超过10,000只的密度。

德克萨斯A&M大学昆虫学家GregSword说，阻止蝗虫产生或检测PAN的能力有助于控制蝗群。由于PAN也能阻止鸟类，“阻止蝗虫生产PAN的能力应该会使它们同时更容易受到捕食者和同类相食的邻居的攻击，”他说。

“我们不想消灭任何物种，”汉森说。“但如果你能减少蜂群的规模，那将是一件很酷的事情。”