入侵瓢虫使用生物武器杀死竞争对手

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当欧洲人发现“新大陆”时,他们臭名昭著地带来了当地从未遇到过的疾病。天花、斑疹伤寒和霍乱等传染性病原体被大量传播给当地居民——通常是故意的——并导致当地人口数量大幅减少。这是一个常见的主题:一个物种殖民另一个物种占据的生态系统,无论是意外还是有意,都会传播侵入性病原体,这些病原体会迅速压倒本地物种未经训练的免疫系统。无论是人类还是瓢虫,侵入性病原体一直是带来种族灭绝的可靠武器。

说到瓢虫,在一种名为 Harmonia axyridis 的彩色物种中也观察到了类似的情况。每个人都喜欢甲虫——我年轻时经常捕捉它们并观察它们的生命周期——但似乎它们不一定喜欢所有人。在二十世纪初,一种名为 Harmonia 的瓢虫从俄罗斯和中欧被引入欧洲和美国的部分地区作为害虫防治剂。农民们喜欢它消灭以珍贵作物为食的蚜虫和其他介壳虫的能力。Harmonia 被认为在 1920 年代消失了,但在 80 年代后期在路易斯安那州重新出现,并被鼓励向其他地方传播。毫不奇怪,从那时起,事与愿违定律开始发挥作用,并确保了附带损害。虽然瓢虫正在处理侵入性蚜虫,但它们本身也变成了侵入性的,杀死了其他几种瓢虫和昆虫,尤其是名为 Cocinella 的优势物种,Cocinella 是生态系统的重要组成部分。

为了找出是什么杀死了本地物种,吉森大学的研究人员采集了从虫子腿部分泌的透明液体——血淋巴的样本。化学分离和分析表明,存在一种名为 harmonine 的分子。Harmonine 是一种简单的化合物;化学家会将其识别为二胺。谜题似乎已经解开了;harmonine 不仅被认为可以杀死 Cocinella,而且最有趣的是,它被证明对结核杆菌和疟原虫也是致命的。在历史上令人欣慰地重复出现的一个主题中,来自昆虫武器库的化学武器为对抗人类疾病提供了一个有希望的线索。


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只有一个小问题。虽然血淋巴本身确实杀死了 Cocinella 瓢虫,但在实验室中制备的纯合成 harmonine 对它们没有任何作用。这意味着很明显;血淋巴中一定还有 harmonine 以外的其他物质在摧毁 Harmonia 的竞争对手。在最近发表在《科学》杂志上的报告中,同一个研究小组找到了罪魁祸首。一种专性真菌——技术上称为微孢子虫——在整个血淋巴中增殖。真菌孢子可能对 Harmonia 没有危害,因为随着时间的推移,Harmonia 已经获得了对它们的抵抗力。事实上,Harmonia 似乎与真菌相处得很好,以至于研究人员在甲虫的卵和幼虫中都发现了它。

然而,这种真菌对 Cocinella 来说是灾难性的。当 Harmonia 的卵和幼虫饥饿地吞食 Cocinella 的竞争对手时,它们会杀死后者。将真菌孢子注射到竞争对手甲虫体内会导致其在两周内死亡。这一次,作者们小心地排除了其他因素;注射去除了微孢子虫的血淋巴没有引起不良反应,证实了真菌的因果作用。此外,研究人员发现垂死的 Cocinella 甲虫身上布满了真菌孢子(可怜的家伙)。

该研究表明,随着时间的推移,Harmonia 已经开始像使用精雕细琢的生物武器一样使用致病真菌。研究人员在本研究中没有探讨的一个有趣的方面是,甲虫和真菌的共同进化是始于它被广泛引入作为害虫防治剂时,还是两者从 Harmonia 的进化史早期就一直是朋友。但是,无论这两个共生体之间的历史如何,很明显,早在我们想到将炭疽孢子放入信封之前,大自然就已经在使用生物武器了。

参考资料:《入侵性花大姐瓢虫携带生物武器对抗本地竞争对手》,Vilcinskas 等人,《科学》,2013340,862。

Ashutosh Jogalekar is a chemist interested in the history, philosophy and sociology of science. He is fascinated by the logic of scientific discovery and by the interaction of science with public sentiments and policy. He blogs at The Curious Wavefunction and can be reached at curiouswavefunction@gmail.com.

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