昆蟲與信息素(編輯修改稿)
2024-12-30 12:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 合物實(shí)際上 就是 “ 蛀屑 ” 。 西爾維斯坦和伍德分析了帶有信息素的蛀屑中的成分。他們之所以這么確定是因?yàn)樗麄冇H眼看到正是這些蛀屑吸引著甲蟲排著隊(duì)向蛀屑的方向聚集。但當(dāng)他們將蛀屑分離成三種主要化合物時(shí)，他們卻發(fā)現(xiàn)每種單獨(dú)的化合物對甲蟲的吸引作用卻消失了。而當(dāng)他們在實(shí)驗(yàn)室測試中將這些化合物中的兩種進(jìn)行混合時(shí)，他們又發(fā)現(xiàn)那種對甲蟲的神秘吸引力又出現(xiàn)了。 對于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，西爾維斯坦和伍德感到非常振奮。他們在實(shí)踐中將兩種化合物的混合物進(jìn)行測試。結(jié)果卻令他們感到非常吃驚，因?yàn)閷煞N混合物混合后，他們沒有吸引到計(jì)劃中想要吸引的樹皮甲蟲 ，反而倒吸引來了 一種鞘翅類小蠹科甲蟲 。但當(dāng)他們重新將三種化合物混合，并以此來作為誘餌時(shí)，他們又吸引來了非常多的樹皮甲蟲，這同當(dāng)時(shí)用活的樹皮甲蟲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的結(jié)果是一樣的。而這時(shí)的誘餌卻對另一類甲蟲效果全無。這說明，加入第三種化合物會對另一類甲蟲的吸引反應(yīng)產(chǎn)生一種阻礙的作用。 這些發(fā)現(xiàn)對于信息素研究人員來說是一個(gè)全新的發(fā)現(xiàn)。雖然測試混合物中相互結(jié)合的每一種成分的方法讓信息素研究變得更加復(fù)雜，但同時(shí)，這種方法也幫助解釋了過去所發(fā)生的一些失敗的原因。在二十世紀(jì)七十年代間，一些科學(xué)家重新分析了那些在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)展很好，但在實(shí)踐中卻遭遇了失敗的信息素。通常他們會發(fā)現(xiàn)，添加一到兩種更多的化合物到單一的化合物中會顯著改善實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 令人驚訝的是，那些缺少的化合物有時(shí)候有著相同的原子分類，這些原子可以組成相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但形狀卻是呈現(xiàn)一種鏡像狀態(tài)。而呈現(xiàn)鏡像的信息素則擁有著相反的效果。例如，在日本甲蟲身上，其身體中包含的性信息 素哪怕有 1%的鏡像化合物，就會極大地減小對異性同類的吸引力。研究人員還發(fā)現(xiàn)，對于很多昆蟲來說，如果信息素化合物沒有以合適的比例結(jié)合，混合出來的信息素的吸引力就會大大降低 —— 甚至?xí)齺聿煌惖睦ハx [ 4 ] 新的技術(shù) 從二十世紀(jì)六十年代到二十世紀(jì)七十年代間，由于技術(shù)的發(fā)展，信息素研究的步伐和產(chǎn)出被大大地加快和提高了。在這些技術(shù)的發(fā)展中，主要要提到三種技術(shù)，即我們所知道的氣相色譜分析、大規(guī)模光譜測定法以及核磁共振技術(shù)。這些技術(shù)被用來與“生物電觸角程序”結(jié)合起來使用。氣相色譜分析是一種用來分離水蒸氣中的化 合物的技術(shù)，其原理是化合物在通過一個(gè)包含有吸收性物質(zhì)的圓柱體時(shí)的速度有快有慢。大規(guī)模及核磁共振分光計(jì)則用來區(qū)分化學(xué)組成成分。 1970 年時(shí)，幾個(gè)小組的研究人員研究分辨小蘋果蛾的信息素。這種蛾子是一種蘋果園里的害蟲。雖然這些研究人員針對雌性蛾的腺體成分的分析進(jìn)行了大量的工作 —— 他們差不多分析了 50 萬條蛾的腺體，但這種蛾的信息素仍然讓人難以捉摸。到了 1971 年，康乃爾大學(xué)的溫戴爾 羅奧夫斯（ Wendell Roelofs）和他的同事通過一種新穎的捷徑辨別出了這種 信息素。首先，使用氣相色譜分析法，他們從蛾的腺體中分離出萃取物。然后他們利用生物電觸角程序?qū)γ恳环N萃取物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以測定哪種萃取物中包含有信息素。在這個(gè)階段，研究人員通常會使用光譜分析法在萃取物中分離出信息素，這是一個(gè)緩慢而且消耗大量人力的過程。溫戴爾和他的同事則通過測試全部一組同已知信息素想關(guān)的單飽和化合物的方法將這一過程大大加快。他們使用小蘋果蛾觸角來測試這一組物質(zhì)中的化學(xué)成分的生物電觸角程序。隨著他們逐漸接近真正的結(jié)構(gòu)，生物電觸角程序的反應(yīng)就越強(qiáng)烈，直到對兩種化合物的反應(yīng)達(dá)到峰值。這兩種化合物都包含有一 種與眾不同的雙鍵。這些信息印證了信息素化合物在同一種化合物中包含有兩組雙鍵的設(shè)想是正確的。當(dāng)康乃爾大學(xué)的研究小組宣布他們識別出了小蘋果蛾的信息素時(shí)，這條消息遭到了懷疑。直到這項(xiàng)新的研究成果在經(jīng)過傳統(tǒng)的方法進(jìn)行了確認(rèn)之后，他們的研究成果和新的研究方法才得到了認(rèn)同。 所有這些技術(shù)，都是通過與其他技術(shù)通過不同的排列組合結(jié)合使用的。氣相色譜分析法與大規(guī)模光譜測定法結(jié)合使用，研究人員才能夠既能分離也能識別混合物中的信息素成分。而通過將氣相色譜分析法與生物電觸角程序相結(jié)合，研究人員才能檢測出在他們的目標(biāo)昆蟲的化合物中 哪種化合物會產(chǎn)生生物電反應(yīng)。而毛細(xì)管氣相色譜法的發(fā)展讓研究人員能夠分離出那種不能用老辦法解決的化合物。 在進(jìn)行物理測試的同時(shí)，研究者們現(xiàn)在需要一種新的行為分析法來測定哪種化學(xué)物質(zhì)是信息素信號的真正部分。在二十世紀(jì)三十年代，英國動物學(xué)家約翰肯尼迪（ John Kennedy）已經(jīng)開發(fā)出了一種特殊的風(fēng)洞來研究昆蟲如何確定方向并頂著風(fēng)前進(jìn)。到二十世紀(jì)七十年代，肯尼迪對昆蟲如何跟蹤性信息素尋找信息素的根源這一行為發(fā)生了興趣。他依然使用他的風(fēng)洞 —— 一個(gè)干凈的塑料管子，在管子里的一段釋放味道，然后通過風(fēng)扇將味道吹 向管子的另一端。他從以前對黃熱病蚊子的研究中知道會飛行的昆蟲通常在追蹤吸引它們的物體時(shí)利用視覺作為指導(dǎo)與參照。因此，肯尼迪在管道中裝上了可以移動的凹凸不平的管壁，并以此來模擬昆蟲飛行路徑下方的地形。他發(fā)現(xiàn)，蛾子在追蹤信息素的時(shí)候同樣也是利用視覺信息來進(jìn)行追蹤的。 從二十世紀(jì)七十年代開始，肯尼迪的風(fēng)洞和類似的裝置就 被證明其對于那些試圖去研究候選信息素時(shí)所具有的無與倫比的價(jià)值。如果一種昆蟲在模擬飛行中會在管道中逆著風(fēng)去尋找化學(xué)
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