一个分子引发的血案

AS网站目录（www.adminso.com）：一个分子引发的血案 在今天发表的《生态学与演化学前沿》（Frontiers in Ecology and Evolution）杂志上，来自佛罗里达大学的研究团队发表了一篇关于物种间交流的论文，文中第一次描述了四个位于食物链不同层级的物种是如何利用同一种信号分子进行交流并彼此利用的。它们利用的信号分子是水杨酸甲酯，挥发性植物精油“冬青油”的主要成分

AS网站目录（www.adminso.com）：一个分子引发的血案

在今天发表的《生态学与演化学前沿》（Frontiers in Ecology and Evolution）杂志上，来自佛罗里达大学的研究团队发表了一篇关于物种间交流的论文，文中第一次描述了四个位于食物链不同层级的物种是如何利用同一种信号分子进行交流并彼此利用的。

它们利用的信号分子是水杨酸甲酯，挥发性植物精油“冬青油”的主要成分。虽然只能从杜鹃花科白珠树属、蔷薇科绣线菊属和桦木科桦木属的某些植物中大量提取这种化学成分，但是大部植物都会少量地分泌一些。植物分泌水杨酸甲酯的主要作用是对抗害虫与某些病原菌的侵害。水杨酸甲酯来自于没有挥发性的水杨酸，也很容易重新分解成水杨酸，因此具有一定的毒性。除此之外，这种化学物质有时还会起到外激素的作用，警告周围的其他植株“敌人来了”。

水杨酸甲酯的分子结构。图片：wiki commons

但在与植物的长期斗争中，很多害虫都已经不吃这一套了，有些甚至开始反其道而行之――因为散发着水杨酸甲酯的气味的植物意味着它已经被攻击了。对于半翅目木虱科的昆虫柑橘木虱（Diaphorina citri）来说，受伤的柑橘（Citrus spp.）叶片意味着更容易得到的食物、可能的交配机会以及不错的产卵场所，因此它们“黑”进了柑橘的警报防御系统――这些木虱发展出了感受水杨酸甲酯气味信号的能力，一旦发现，它们便会涌向气味的源头。

柑橘木虱是柑橘常见害虫之一。图片：wiki commons

但是吸引柑橘木虱的气味可能是一场骗局。柑橘树会感染一种叫做“黄龙病”的树木疾病，病原体是根瘤菌科的亚洲韧皮杆菌（Candidatus Liberibacter asiaticus），这种疾病无法治愈，严重威胁着世界各地的柑橘生产。柑橘木虱非常“喜欢”被黄龙病感染的柑橘树，虽然对它们而言这些被感染的树其实没有什么营养。究其原因，是因为亚洲韧皮杆菌“劫持”了柑橘的部分次生代谢系统，使得被感染的柑橘树产生比正常情况下更多的水杨酸甲酯。这个欺骗性的信号会将柑橘木虱吸引到被感染的柑橘树上。当然被骗只是暂时的，柑橘木虱最终还是会因为营养贫乏而离开被感染的植株，寻找新的食物来源――此时，亚洲韧皮杆菌就可以搭便车，将黄龙病传染给更多柑橘树了。

柑橘黄龙病不仅会使柑橘果实变苦、早落，而且会使整个植株枯萎坏死。图片：New York Times

但是，这些病原菌吸引来的不只有柑橘木虱，还有姬小蜂科动物柑橘木虱姬小蜂（Tamarixia radiata）。柑橘木虱姬小蜂是一种行类寄生的寄生蜂，它的寄主是上文提到的柑橘木虱。柑橘木虱姬小蜂会将卵产在幼嫩的木虱体内，它们的幼虫孵化后会吸取木虱的营养，最后杀死木虱羽化成蜂。

柑橘木虱姬小蜂是柑橘树通过分泌水杨酸甲酯搬来的救兵。图片：ucr.edu

美国佛罗里达大学昆虫学与线虫学学院柑橘研究教育中心的卢卡斯・斯特林斯基（Lukasz Stelinski）教授设计实验证明不论是被柑橘木虱侵蚀的柑橘植株、被亚洲韧皮杆菌感染的柑橘植株还是纯粹的水杨酸甲酯都足以吸引柑橘木虱姬小蜂[4]。这个发现使得一个本已十分复杂的信号网络更加深入了一层。

植物、病原体、食草昆虫与寄生蜂类之间通过水杨酸甲酯构成的复杂联系。制图：老猫

虽然植物分泌水杨酸甲酯吸引益虫早已见诸论文，但是斯特林斯基教授的发现是第一次证明寄生蜂类会“窃听”植物、病原体与昆虫寄主之间用以信息交流的气味信息。对此，斯特林斯基教授表示：“物种间的信息交流在自然界中十分普遍，但是这样的交流往往仅限于两三个物种之间。这次，我们第一次发现四个不同的物种使用同一个信号分子进行交流，而且这四个物种分别位于不同的食物链层级上。虽然它们的演化历史各不相同，但是它们最终都选择了通过水杨酸甲酯这个信号分子来充分利用它们的猎物。”