蝗蟲暗語

央視國際 2004年10月14日 16:54

　　有人説昆蟲是人類爭奪本行星統治權的主要競爭者，這話雖然誇張了一些，但是昆蟲對於人類生活的影響的確是太大了，尤其是有害昆蟲。全世界為害莊稼的害蟲約六千多種，像我們熟悉的粘蟲、蝗蟲、稻螟蟲、棉蚜蟲等等，都是重要的害蟲，這其中又以蝗蟲的危害性最大。它毀壞人類的農作物，常常使水稻、玉米、小麥等作物絕收，被稱為“無煙的火災”，是人類的大敵。人類憎恨蝗蟲，又常常感到無限的恐懼或無奈；人類很早就對它們發動戰爭，但又常常束手無策。

　　蝗蟲與人類之間的較量幾乎貫穿了整個社會發展的軌跡，在我國剛剛有文字出現的時候，就有關於蝗蟲的記載，這是甲骨文中的“蝗”字，在眾多的農業害蟲中，蝗蟲一定是給古人留下了難以磨滅的印象，所以才率先被古人以文字警示。從有文字出現到現在，記載下來的蝗蟲災害就有八百多次。

　　在天津市的大港區，設有渤海灣蝗蟲生物防治實驗中心，這個中心同時也是防止蝗蟲危害北京和天津兩地的防蝗站。在離防蝗站不遠的地方，就是大港水庫，這裡有三十多萬畝河灘、荒地、河道，是蝗蟲非常喜歡的地方，適合蝗蟲産卵生長。防蝗站的站長謝志庚經常要到這些地方，監測蝗蟲的數量。像這樣的工具叫樣方，合圍起來的面積就是一個平方米，在這麼一平方範圍內監測到的蝗蟲數量是決定是否進行除治的重要標準。嚴格來説，如果一平方米範圍內蝗蟲的數量有兩頭以上，防蝗站就要採取一定的措施，減少蝗蟲的數量了。

　　在人與蝗蟲的最初較量中，人類的辦法並不多，面對鋪天蓋地的蝗蟲，人們手舉樹枝和農具，撲打著蝗蟲。

　　人工撲打是在蝗區裏面挖一條溝，然後把蝗蟲引到溝裏面，然後用土埋，用火燒，就是這些方法，比較原始的方法。

　　但是蝗蟲的龐大數量往往會最終獲得勝利，當這樣的時候來臨時，人們只能用求神的方法希望蝗災退去。這種情況一直持續到二十世紀初。

　　到了二十世紀三十年代以後，主要用化學農藥防治，化學農藥防治雖然是很有效的可以把蝗災控制住，但是仍然産生了一系列的副作用。

　　化學農藥的使用雖然快速的殺死了蝗蟲等農作物害蟲，但是那些以蝗蟲為食的動物們也因為農藥的使用而被大量殺死，這是一個玉石俱焚的防治方法。嚴重的結果就是導致生態平衡被破壞，環境被污染，人畜中毒的事件時有發生。

　　據世界衛生組織報道，發展中國家的農民由於缺乏科學知識和安全措施，又無較 好的醫療設施，每年有200萬人農藥中毒，其中有2%死亡，平均每分鐘就有28人中毒， 每17分鐘就有 1人死亡。原本消滅蝗蟲這類害蟲的有效農藥，反而毒害人類自己的生命了。

　　因此我們説，解決蝗災最好的辦法，一方面是可以消滅它的整個種群數量，另一方面，我們可以保持它存在，處於不危害的狀態就可以了，基於這個考慮，我們説能不能找到一種辦法來符合這個目標。

　　時至今日，我們與蝗蟲的較量走向一個新階段，就是用生物倣生的方法防治蝗蟲。蝗蟲的種類很多，在我國境內的蝗災主要是一種蝗蟲造成的，這就是東亞飛蝗。

　　造成中國蝗災的最主要害蟲就是東亞飛蝗，它造成蝗災的最主要特徵就是群集和遷飛。

　　蝗蟲的群集習性讓蝗蟲可以由一個個體聚集成一個大的集團，這個集團的個數從幾百個，幾萬個到幾十萬個，甚至幾百萬個，集團所到之處可以把所有的莊稼吃的只剩光桿。集團越大，危害也就越大。吃完一處，它們會飛到另外一個地方，繼續吞吃所有的作物。

　　如果我們能夠把群集和遷飛的行為控制住，那麼蝗災在很大程度上就可以避免了。

　　如果可以控制住蝗蟲的群集習性，也就是不讓它們聚在一起，那麼蝗蟲就不具有災害性，單個的蝗蟲，或者是小群體的蝗蟲只能是為上一級的生物鏈提供食物，並不會成為危害作物的元兇。

　　在中國農業大學深處的一處院落裏，一項運用生物倣生理念作為治理蝗災新途徑的研究正在悄悄進行中。控制蝗蟲的群集習性是這項研究的主要內容，要做到這種控制，對蝗蟲的了解就需要進入另一個層次了。分散各處的蝗蟲是如何聚集到一處的呢？它們又是如何相互聯絡的呢？

　　人可以憑聲音和其他的通訊工具來交流，但是無脊椎動物，特別是節肢動物裏的昆蟲類動物，它聽力也不發達，視覺也不發達，它們之間的通訊主要是靠空氣中的化學信號，我們叫化學信息素。

　　自然界中眾多昆蟲相互之間的聯絡主要是依靠自身散發出的化學信息素，這些化學信息素實質上就是一些氣味分子，昆蟲的行為就是通過不同的信息素決定的。並且不同昆蟲之間散發出的信息素都是不一樣的。

　　實質上所有物種的信息素都是不一樣的，就像每個人的指紋都是不一樣的，因為信息素實質上是種間隔離的一個最重要的屏障，是種內通信最主要的工具，它是不能讓其他物種對它的這個信息素發生反應的。

　　蝗蟲的語言就是這種叫做信息素的氣味分子，並且它有接收這種分子的獨特機制。這就像好萊塢的大片《風語者》一樣，美軍部隊因為有獨特的通信密碼，敵方無法破譯，所以美軍的行動處處搶得先機。人類如果可以了解蝗蟲之間是如何互通信息，聚集在一起的，那麼就會在與蝗蟲的較量中佔得上風。

　　如果我們能找到這種化學信號，並且明白這種化學信號的接收機制，那我們就能夠人為地切斷這條通信途徑，切斷這條途徑，它當然就沒有辦法群集了，它就不可能成個團夥了。

　　部隊接收信號的裝置是無線電，而蝗蟲也有接收外界信號的裝置，這就是它的觸角，

　　不同的是天線接收到的是無線電波，而觸角接收到的是氣味分子。

　　在英文裏，“觸角”這個單詞有兩個意思，一個是節肢動物頭部一對可以活動的感覺器官；另一個意思是發射或接收無線電波的金屬裝置，就是天線的意思。在無線電發明之後,通常又會使用這樣的金屬桿作為接收天線, 因而也模擬地利用了這個詞義作為技術裝置的名稱.無線電天線是用於發射或接收無線電波的裝置,昆蟲的觸角是一種感受物理和化學刺激的器官, 幾乎毫無共同之處. 我們可以理解無線電通過天線收到廣播節目，可是，蝗蟲的觸角又是怎麼接收空氣中的化學信號呢？

　　中國農業大學的張龍教授把蝗蟲的觸角拿到電子顯微鏡實驗室裏進行掃描，在電子顯微鏡下，蝗蟲的觸角看起來那幾乎是另外一種東西了，在被放大了一千倍之後，觸角已經不像在正常狀態下看到的那麼光滑了，實際上，觸角的表面佈滿了鱗片和各種各樣的突起物，這些突起物叫做感受器，蝗蟲觸角上的感受器有四種，這些感受器的功能各不相同。這種毛形感受器是用來感受性信息素，因此，科學家曾經懷疑蝗蟲是由於互相散發性信息素而聚集到一起的。因為在自然界中，性信息素是能把其他個體吸引過來的重要化學信號，而許多昆蟲聚集的目的都是為了要進行交配。

　　但是在東亞飛蝗，目前我們研究的情況來看，它是沒有性信息素的。它和其他鱗翅目類的害蟲不一樣，鱗翅目類的害蟲，性信息素是非常關鍵的。

　　沒有性信息素，難道東亞飛蝗不需要進行交配嗎？顯然不是，數量眾多的蝗蟲正是大量繁殖的産物，不需要性信息素就可以找到配偶的秘密就在於這種大量聚集在一起的形式。

　　雄的雌的都能把它聚集過來，所以在尋找配偶的過程中就很方便了，就沒有必要再去分泌一種性信息素了。

　　正是因為在這樣一種密集的狀態下尋找配偶非常容易，因此東亞飛蝗也就不再分泌性信息素，所以它們聚集行為的産生顯然還另有原因。

　　對蝗蟲觸角的觀察仍然是研究的一個重點，在觸角上，除了感受性信息素的毛型感受器外，還有刺形感受器，它的主要功能是感受味覺，相當於人類的舌頭，可以感覺到是甜的還是鹹的。腔錐形感受器可以感受綠色植物的氣味，就像人的鼻子一樣，能夠聞到香和臭。有了這兩種感受器，蝗蟲才能找到它最愛吃的綠色植物，每天吞食自己體重兩倍的食物。四種感受器中的最後一種是錐形感受器，它是用來做什麼用的呢？

　　對於東亞飛蝗來説，它有著自己獨特的交流語言，蝗蟲聚集在一起一定有著特定的暗號或者信息，找到這些信息暗號至關重要。但是蝗蟲不僅僅可以釋放出一種信息素，它可以釋放出多種信息素，並且每種信息素的作用都不一樣。

　　它的蟲糞、它的蟲體、還有它的卵殼上都可以産生一些信息素，這些信息素就可以引起蝗蟲的行為。

　　那麼，可以讓蝗蟲聚集在一起的化學信號是從哪産生併發散出來的呢？

　　首先我們在田間跟蹤觀察的過程中就發現，特別是晚上，非常明顯，就是蝗蟲它能夠聚集在糞便多的地方，它的團夥就比較大，糞便少的地方就散散的幾個或者是很少，或者幾乎就是沒有。

　　蝗蟲的糞便顆粒很大，常常會在身邊排泄出許多粒，這讓專家們産生了興趣，糞便中難道有什麼秘密嗎？

　　植被比較高的情況下，因為糞便一般是落在地上，它（蝗蟲）往往不落在植被上，它落在地上，聚集在這裡，所以從這個現象上我們就判斷有可能，糞便裏面能夠揮發出化學聚集物質，把蝗蟲聚集在一起。

　　為了證實蝗蟲的糞便中確實存在有可以把蝗蟲聚集在一起的化學成分，石旺鵬的科研小組收集了一些蝗蟲的糞便，這個工作並不困難，貪吃的蝗蟲幾乎是一邊進食一邊排泄的，之所以用錫箔紙收集糞便，是為了不讓糞便接觸到木材等其他材質的物品，以免糞便中的化學成分流失。

　　蝗蟲的糞便先被溶解在水裏，再進行過濾，經過一定的處理之後，糞便中的化學成分被分離出來。這麼精心的處理糞便，專家們用心良苦。

　　實際上就是破譯它們的通訊密碼，然後利用這個密碼來防治它，就是破譯它的化學密碼。就像我們人類的電子通信一樣，你能破譯這個密碼，就能夠控制它。

　　我手裏拿著的這根管子叫做Y形管，其實我倒是覺得應該叫成我們漢字裏的丫形管更合適一些，這個管子是用來測定糞便裏能否散發出吸引蝗蟲的化學信息素，還有就是如果把蝗蟲吸引過來了，它能不能停留，能停留多長時間，來了以後會不會馬上就走掉，用這個實驗都可以測定出來。

　　實驗用的蝗蟲被放入Y形管的一端，在蝗蟲的前面只有兩條通道了，一條通入的是糞便中分離出的化學氣味，一條就是正常的空氣。利用架在實驗箱中攝像頭，石旺鵬教授觀察著蝗蟲的一舉一動。

　　它就會沿著從低到高的濃度去尋找氣味源，最終找到源頭為止。實際上Y形管的原理就是這樣。

　　實驗箱中的蝗蟲在岔路的地方稍微遲疑了一下，但它馬上就選擇了有糞便化學氣味送出的那個管子爬了進去。糞便中確實存在有能夠散發出吸引東亞飛蝗聚集的化學氣息，專家們把這種化學氣息叫做聚集信息素。

　　第四種感受器，也就是錐形感受器，它的主要功能就是用來感受聚集信息素。有了這種感受器，蝗蟲就可以接收化學信號，由一個個體聚集成幾萬個，幾十萬個，甚至幾百萬個，然後進行統一行動。

　　對東亞飛蝗通過信息素相互聯絡的研究到這一步似乎是很圓滿了，可是，在看到感受器的內部結構時，專家們發現了一個很奇怪的問題。

　　這張示意圖就是蝗蟲觸角上感受器的內部結構圖，這裡面真正能夠傳導化學信息到達蝗蟲神經中樞的是這個叫樹突的東西，但是在樹突與感受器的外壁之間充滿了水質的液體，叫淋巴液。要知道，糞便散發出的聚集信息素是一種氣味分子，它是不親水的，也就是説，它不可能自己穿過這個淋巴液傳送到樹突上去。這不是個很好理解的問題，讓我們想像一下，有一個四面環水的小島，島上有金銀財寶，我只有到了島上才能拿到這些金銀財寶，可我不會游泳。但是，最後我拿到這些金銀財寶了，我怎麼拿到的呢？專家們感到奇怪的也就是這個不會游泳的氣味分子是怎麼通過這層淋巴液，到達樹突的。專家們覺得，這裡面一定還隱藏著一個真正的信號接收者。

　　在觀察中，張龍他們發現四種感受器的淋巴液中都有大量的蛋白質，這些蛋白質有什麼作用呢？專家們想要把它們分離出來。

　　我們想它既然有，那麼是不是能夠純化提純出來，純化分離出來，那我們就大量飼養蝗蟲。

　　專家們開始大量飼養蝗蟲，想通過擁有大量的蝗蟲觸角獲得蛋白質，班麗萍博士負責這一工作的具體實施，不過，這一想法實現起來困難相當大。

　　蝗蟲觸角我們知道它很小，它本來就很小了，而蛋白在觸角中的含量也不能算是很高，只能算是微乎其微的一部分。

　　為了分離出觸角中的蛋白質，專家們做了大量的實驗，每次實驗都會有三百多頭蝗蟲為科學獻身。但是，由於蝗蟲身體的各個部位都存在有蛋白質，要想知道觸角中的蛋白質是否和身體其他部位的蛋白質不同，就得進行對比。班麗萍博士把蝗蟲的觸角、足、翅都一一剪下來，分別研磨碎了，進行一定的處理，把觸角、足、翅等部位中的蛋白質都通過化學處理一一分離出來，然後進行對比，這個方法果然起了作用。

　　這個蛋白，大家都有，它可能就是一個執行普遍功能的蛋白，但是在觸角中有這麼一類蛋白，它特異存在著，是別處身體部位所沒有的，只有觸角中有，我們知道觸角主要是用來感受外界化學信息的，所以我們就可以推測出這種蛋白很可能和感受外界環境或者信息素刺激有關係。

　　正是專家們找出的這種蛋白質把不會游泳的氣味分子的帶過水質的淋巴液，傳遞給蝗蟲的神經中樞，這才引起了蝗蟲的聚集行為。因此專家們把它叫做氣味分子蛋白。

　　東亞飛蝗相互聯絡的暗語就是從糞便中散發出聚集信息素，再用觸角中的氣味分子蛋白接收，依靠這種通信方式，集結成大規模的群體，造成危害。在我們的節目裏，這個研究過程只有二十多分鐘的時間，但是對於張龍、石旺鵬這些專家來講，卻用了 8年，而且這個研究還在進行時當中，將來專家們會仿製聚集信息素和氣味分子蛋白，人工製造蝗蟲的通信密碼，那時，我們就可以任意控制蝗蟲的數量了。

　　揭示蝗蟲成群的秘密，破譯它們之間通信的密碼，這些都是為了能夠掌握東亞飛蝗本身的生物特性，用生物的方法切斷它們之間聚集的途徑，減少用化學農藥對蝗蟲進行滅殺的副作用。在大港防蝗站，如果蝗蟲大面積爆發，最有效的方法就是用飛機噴灑農藥，但是謝志庚站長認為這種方法還是有一定的副作用。

　　因為有些地方的水源，比如説大港水庫，它是一個水源，供天津市喝水的地方，那麼採取化學防治的話，勢必把水源污染了，那麼就影響人們喝水了，所以我們要盡可能採用生物防治的方法。

　　破譯了東亞飛蝗聚集的通信密碼和接收機制，使得我們可以仿製這種聚集信息，把大片大片的蝗蟲引誘過來，再聚而殲之，這樣不僅不會誤傷其他的動物，而且成本會大大降低。

　　如果説集中到這一個地方，那麼防治勢必要減少相當一部分財力，那個時候就不用再去搞什麼大面積飛機除治了，大面積人工防治了，肯定要節省相當一部分財力。

　　在防治蝗蟲的過程中，還有一個觀點我們要糾正過來，就是防治蝗蟲不是要滅絕蝗蟲，

　　我們説蝗蟲是重要的經濟害蟲，我們應該減少它的危害，同時它也是整個生態系統的組成部分，是其他動物的食物來源，也是整個生態食物鏈中重要一環。

　　以前我們説起蝗蟲都是恨不得將其斬盡殺絕，其實蝗蟲的聚集行為和暴食行為都只是它的生存本性，這種本性造成了它同人類競爭食物資源的局面，但它依然是生態鏈中的重要一環。蝗蟲本身並不能稱其為害蟲，只是它們的數量足夠大時才成為害蟲。因而防治蝗蟲，是指控制它們的數量，而不是消滅它。如果所有像蝗蟲這樣和人類産生競爭的昆蟲在地球上都被消滅的話，人類的末日也就不遠了。