人蟑大战之后,有的蟑螂失去了“爱情”

2022-08-04 星期四

人蟑大战之后,有的蟑螂失去了“爱情”

Hazel 物种日历 发表于
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“关关雎鸠,在河之洲。窈窕淑女,君子好逑。”


茫茫人海中,那个ta为何如此特别?这种独特的吸引力,不仅催生了无数适合在今天这个日子传颂的文艺作品;从生物学的角度来说,对种群的存续也起着至关重要的作用


在演化过程中,不同动物都发展出了各自独特的性吸引力展示方式,例如孔雀开屏、云雀高歌,也包括扰人的蝉鸣和蛙叫。那么(哪怕在七夕也会一直陪伴单身狗的)蟑螂呢,它们又是如何找到如意螂君的?


哪怕你永远不爱它,蟑螂还是会对你不离不弃|Cartoon Hangover


——诶诶,可不要听到蟑螂交配就觉得没意思。毕竟,研究它们如何求偶,或许能为战螂大业提供一些思路!

在茫茫螂海,找到你 

蟑螂的交配一般是由雌蟑螂开始的。成年的雌蟑螂体内会合成某些信息素,这些信息素会分泌到体外,它们就像导游一样,带领着雄蟑螂来到雌蟑螂身边。


之后,雄蟑螂会用触角接触雌蟑螂,判断对方是不是可以交尾的对象。如果觉得对方可以交尾,雄蟑螂此时会转身背对雌蟑螂,张开翅膀,并露出腹部分泌性信息素。这些分泌物中富含脂质和糖类,雌蟑螂一般很喜欢吃。而在雌蟑螂专心致志享用大餐的时候,雄蟑螂就会趁机伸长自己的生殖器,勾住对方的生殖口,迅速转身,开始交配。


蟑螂交配过程:通过性信息素确认之后,雄性(B)会张开翅膀,向雌性(A)献上高糖高脂的聘礼|参考文献[1]


不过,世界上的蟑螂有数千种,每种蟑螂的情况各有不同。就拿我们家中最常见的德国小蠊Blattella germanica来说,它们的性信息素传播得不远,需要通过接触来起到作用——换句话说,德国小蠊没办法网恋,必须面基才能感受到对方的性吸引力。它们的这种信息素也因此被称为接触性信息素(Contact Sex Pheromones)。


这些性信息素布满了雌性德国小蠊的身体表面,在触角和翅膀中的浓度尤其高。对于雄性蟑螂来说,雌性表达了越多的性信息素,就越充满了性吸引力。然而,是什么决定了信息素的多少呢?

一个基因,让性吸引力逾越性别 

近日,华南师范大学的李胜团队就发现,在很大程度上,雌蟑螂的性魅力是由一个名为CYP4PC1的基因所控制的。


CYP4PC1是一个限速酶基因,它控制着接触性信息素产生过程里的一个重要步骤。CYP4PC1只在雌蟑的身体里表达,随着雌蟑螂的性成熟,CYP4PC1的表达逐渐增加;与之相伴地,接触性信息素的浓度也会逐步升高。而当CYP4PC1基因被人为抑制后,雌蟑螂体内的接触性信息素就会明显下降,有时甚至检测不到。绝大多数不表达CYP4PC1的雌蟑螂,都失去了对雄蟑螂的性吸引力——而实验中还出现了少部分的意外,研究者还不确定,这少部分例外的蟑螂是因为基因没有被完全抑制,还是通过替代途径合成了性信息素。


世界上有数千种蟑螂,我们熟悉的通常是德国小蠊和美洲大蠊。实际上,不少蟑螂一点都不想跟人类亲近,而且好看得颠覆认知,例如这只“多米诺蟑螂”(Therea petiveriana)|Sripathiharsha / Wikimedia Commons


CYP4PC1基因虽也存在于雄性蟑螂的体内,但却不会表达。这是因为,引导小蠊分化为雄性的基因DsxM,会抑制CYP4PC1基因在雄性体内的表达。因为CYP4PC1基因不表达,雄性小蠊不会分泌接触性信息素,这让德国小蠊有着严格的两性生殖——它们不像美洲大蠊一样可能会有孤雌生殖的现象,雄性小蠊也不会误打误撞想要和同性交配。


但研究者们发现,如果让雄蟑螂也产生性信息素,它们竟然可以“掰弯”同性。


研究者尝试着抑制雄蟑螂体内的基因DsxM,也试过给它们注射保幼激素3(Juvenile Hormone III)——这种激素影响着CYP4PC1基因的表达,在雌性蟑螂体内的含量远高于雄性。结果发现,接受了这些处理的雄性蟑螂都表达起了CYP4PC1基因,还产生了接触性信息素。研究者将这些雄蟑螂与未经处理的雄蟑螂放在一起,一无所知的野生型蟑螂们受到信息素的指引,纷纷冲着同性张开了翅膀,释放求偶信号。而那些被表达了信息素的雄蟑螂,竟然也像雌蟑螂一样,开始舔食对方的分泌物,甚至尝试和对方交配。


左滑查看雄蟑螂无辜受骗:未经处理的雄性蟑螂(B)正努力向一直被注射了保幼激素3的雄性蟑螂(A)献殷勤|参考文献[1]


有了这个发现,未来我们或许可以通过基因编辑等技术,让雌蟑螂不再产生性信息素,或者让雄蟑螂产生性信息素,从而扰乱蟑螂的求偶和交配,达到控制德国小蠊数量的目的。

人蟑大战,让雄蟑螂失去了爱情 

关于雌蟑螂分泌性信息素的研究,要在战螂时派上用场或许还有待时日;但雄蟑螂的“下聘”过程,就已经实实在在地受到人类灭蟑行为的影响了。


正如前文所描述的,当雄蟑螂看上了某只雌蟑螂之后,它会张开翅膀,下聘礼似的将自己的分泌物献给雌蟑螂。这些分泌物高糖高脂,不仅美味,还有很高的营养价值,饱食的雌蟑螂可以为受精卵提供更好的发育条件。因而,这份聘礼一度备受雌蟑螂的青睐。


交配之前,雌性蟑螂会吃下雄性蟑螂腹部的分泌物|NC State


不过,如今却不是每只雌蟑螂都喜欢这份聘礼。而且,这很有可能是人类灭蟑带来的后果。


大部分蟑螂都嗜甜,所以人们常在蟑螂饵剂里加入果糖和葡萄糖来引诱它们。食用了毒药的蟑螂不仅会死,往往还会在嗝屁前将毒药带回巢穴,因此很难留下后代。而那些不喜欢吃糖的蟑螂,反而获得了生存优势——它们虽然不常享用大餐,却也减少了误食毒药的机会。它们在人蟑大战里活了下来,并将“厌糖”的特征遗传了下去。


没想到,雌蟑螂一旦厌糖,雄蟑螂就有可能失去交配的机会。美国北卡罗来纳州州立大学的科学家们发现,这些厌糖的雌性德国小蠊,它们唾液里的酶可以迅速将“聘礼”里的多糖分解为单糖。在它们口中,这些糖类尝起来不仅不甜,甚至还发苦。原本,雄蟑螂会趁着对象舔食聘礼时迅速开始交配;但现在,往往雄蟑螂还没反应过来,这些厌糖的雌蟑螂已经被苦味吓跑,交配也被迫中断。


雌蟑螂取食分泌物时,雄蟑螂会趁机勾住对方进行交配;但雌蟑螂如果对食物不满意,雄蟑螂就会错失交配机会|NC State


虽然雄蟑螂失去了爱情,但人类看到这里一定很开心——随着人蟑大战的继续,厌糖雌蟑螂将越来越多,我们是不是可以期待一个蟑螂越来越少的世界了呢?


可惜,答案是“不一定”——厌糖的雌蟑螂还能跟厌糖的雄蟑螂交配,正如饮食习惯一样的两个人才能生活在一起(bushi)。科学家发现,厌糖的雄蟑螂分泌的聘礼也不同。它们分泌物的麦芽三糖含量比较高,这种糖不太容易被分解为葡萄糖。因此,厌糖的雌蟑螂还没来得及从这份聘礼里尝出苦味,就已经被雄蟑螂勾住,开始交配,然后继续为世界带来更多的小蟑螂。



这个发现,还给人类带来了另一个坏消息。当初,科学家们发现厌糖蟑螂的存在时,就曾建议不要再在蟑螂饵剂加入葡萄糖;而现在,哪怕诱饵里没有直接加入葡萄糖、只有能被分解为葡萄糖的其他糖类,可能也都无法骗到这些蟑螂了……


蟑螂生命力强、多子多福,但却很少有人祝福你们爱情像蟑螂,倒是经常有人祝福你们爱情似“鸳鸯双栖”。


等下,鸳鸯真的是什么忠贞的好鸟吗?戳视频,为你解开鸳鸯的真面目👇🏻


参考文献

[1] Chen, N., Liu, YJ., Fan, YL. et al. A single gene integrates sex and hormone regulators into sexual attractiveness. Nat Ecol Evol (2022). https://doi.org/10.1038/s41559-022-01808-w

[2] Sugar Aversion Hampers Cockroach Coupling. https://news.ncsu.edu/2022/05/sugar-aversion-hampers-cockroach-coupling/

[3] Cockroach Reproduction Has Taken a Strange Turn. https://www.nytimes.com/2022/05/27/science/cockroach-sugar-sex.html



作者:Hazel

编辑:麦麦


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