莫迪
有的人愛(ài)吃土豆,有的蟲(chóng)子則愛(ài)吃土豆葉。種類相異,愛(ài)好不一,策略和方法也不盡相同。人類喜歡吃馬鈴薯的塊根,因此通過(guò)人工選育和馴化,培育了上千個(gè)土豆品種;而昆蟲(chóng)葉甲喜歡馬鈴薯的葉子,它也有自己的一套美食策略。
馬鈴薯葉子生長(zhǎng)不好,土豆品質(zhì)就會(huì)下降,產(chǎn)量也會(huì)降低。因此,人類要想吃到好土豆,馬鈴薯葉甲就不能吃太多葉子。在人、土豆和葉甲之間,出于利益的爭(zhēng)奪,其中的愛(ài)恨情仇油然而生。
生活在馬鈴薯上的一種葉甲(科羅拉多馬鈴薯葉甲)對(duì)土豆葉情有獨(dú)鐘。葉甲是一種很有趣的昆蟲(chóng),小時(shí)像是駝背,身上滿是粘液,及其惡心,長(zhǎng)大后變成色彩斑斕的甲蟲(chóng)。與其它種類的昆蟲(chóng)一樣,葉甲種類繁多,主要是采取啃噬的方式取食。對(duì)于那些吃農(nóng)作物的葉甲,農(nóng)民伯伯將其視之為害蟲(chóng),想盡辦法欲將其除之而后快。然而在各種PK、甚至使用大量動(dòng)物生化武器之后,葉甲依然生生不息,蟲(chóng)丁興旺。經(jīng)歷了若干戰(zhàn)斗之后,依然能坐在土豆之上笑看天下。可見(jiàn)葉甲有一套無(wú)比強(qiáng)大的防御系統(tǒng)和繁殖策略。馬鈴薯屬茄科植物,本身具有強(qiáng)大的化學(xué)防御系統(tǒng),然而科羅拉多馬鈴薯葉甲卻偏偏喜歡有毒的美餐,蟲(chóng)子多時(shí)可對(duì)馬鈴薯、番茄和茄子造成滅頂之災(zāi)。
N多年前,科學(xué)家就發(fā)現(xiàn),在許多昆蟲(chóng)的唾液中,生活著許多病菌或共生菌,如蚊子攜帶大量病菌,會(huì)讓人感染疾病。然而這些共生菌對(duì)于宿主來(lái)說(shuō),有什么作用?二者是如何配合的?這些過(guò)程還不是很清楚。研究葉甲的人受此啟示,開(kāi)始探究葉甲是否會(huì)利用其它途徑,如共生菌的幫忙以增強(qiáng)它對(duì)馬鈴薯的取食。經(jīng)過(guò)幾年的探索,終于發(fā)現(xiàn)了葉甲口水里的共生菌會(huì)幫助葉甲攻堅(jiān)植物防御系統(tǒng)的有趣現(xiàn)象。
原來(lái),科羅拉多葉甲的“口水”里確實(shí)生活著一種共生細(xì)菌。當(dāng)葉甲啃噬土豆葉的時(shí)候,共生菌會(huì)感染傷口,讓土豆誤以為是細(xì)菌來(lái)了,啟動(dòng)細(xì)菌防御系統(tǒng),以集中火力對(duì)付細(xì)菌。土豆的錯(cuò)誤攻堅(jiān)戰(zhàn)“輕視”了葉甲啃噬的物理傷害,最終讓葉甲可以舒舒服服地吃土豆葉,其策略之完美,可謂為我獨(dú)尊,笑看天下。
雖然故事講起來(lái)簡(jiǎn)單,但想要發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象是件極不容易的事情,背后的生理過(guò)程極為復(fù)雜。馬鈴薯葉子在遇到咀嚼式蟲(chóng)子啃噬時(shí),往往啟動(dòng)茉莉酸通道,誘導(dǎo)蛋白抑制酶,遏制昆蟲(chóng)的消化過(guò)程,來(lái)防御蟲(chóng)子;而當(dāng)馬鈴薯葉子遭受病菌感染時(shí),往往啟動(dòng)水楊酸通道,抵抗病菌。且在馬鈴薯葉子中,水楊酸通道開(kāi)啟之后,會(huì)遏制茉莉酸通道的開(kāi)啟。也就是說(shuō),假如馬鈴薯啟動(dòng)抗菌過(guò)程后,抵抗昆蟲(chóng)啃噬的防御便會(huì)大大的減弱。葉甲本身并沒(méi)有唾液腺,而是將胃里的微生物和分泌液反芻出來(lái),涂抹在植物傷口之上。涂抹共生菌之后的葉片首先會(huì)啟動(dòng)水楊酸通道去抗菌,而真正的傷害來(lái)源于甲蟲(chóng)啃噬。馬鈴薯最終被甲蟲(chóng)“聲東擊西”的取食方法弄得暈頭轉(zhuǎn)向。
在昆蟲(chóng)的取食與植物的防御之中,一方用毒與另一方解毒。傳統(tǒng)上認(rèn)為是昆蟲(chóng)與植物間的故事,現(xiàn)在似乎越來(lái)越多的研究開(kāi)始注意體內(nèi)微生的影響,似乎很多傳統(tǒng)的飲食關(guān)系(或生態(tài)關(guān)系)都取決于體內(nèi)的微生物組成。在科羅拉多馬鈴薯葉甲的腸道內(nèi),分離到了22種微生物,能夠“糊弄”馬鈴薯的微生物只有3種。正是這些復(fù)雜的微生物決定了科羅拉多馬鈴薯葉甲的天才取食能力,造就了這么一位天才食客,一位頗令人類不爽的天才食客。