昆虫与信息素

昆虫与信息素内容摘要：

合物实际上 就是 “ 蛀屑 ”。 西尔维斯坦和伍德分析了带有信息素的蛀屑中的成分。 他们之所以这么确定是因为他们亲眼看到正是这些蛀屑吸引着甲虫排着队向蛀屑的方向聚集。 但当他们将蛀屑分离成三种主要化合物时，他们却发现每种单独的化合物对甲虫的吸引作用却消失了。 而当他们在实验室测试中将这些化合物中的两种进行混合时，他们又发现那种对甲虫的神秘吸引力又出现了。 对于这个发现，西尔维斯坦和伍德感到非常振奋。 他们在实践中将两种化合物的混合物进行测试。 结果却令他们感到非常吃惊，因为将两种混合物混合后，他们没有吸引到计划中想要吸引的树皮甲虫 ，反而倒吸引来了 一种鞘翅类小蠹科甲虫。 但当他们重新将三种化合物混合，并以此来作为诱饵时，他们又吸引来了非常多的树皮甲虫，这同当时用活的树皮甲虫进行实验时的结果是一样的。 而这时的诱饵却对另一类甲虫效果全无。 这说明，加入第三种化合物会对另一类甲虫的吸引反应产生一种阻碍的作用。 这些发现对于信息素研究人员来说是一个全新的发现。 虽然测试混合物中相互结合的每一种成分的方法让信息素研究变得更加复杂，但同时，这种方法也帮助解释了过去所发生的一些失败的原因。 在二十世纪七十年代间，一些科学家重新分析了那些在实验室进展很好，但在实践中却遭遇了失败的信息素。 通常他们会发现，添加一到两种更多的化合物到单一的化合物中会显著改善实际实验的结果。 令人惊讶的是，那些缺少的化合物有时候有着相同的原子分类，这些原子可以组成相同的化学结构，但形状却是呈现一种镜像状态。 而呈现镜像的信息素则拥有着相反的效果。 例如，在日本甲虫身上，其身体中包含的性信息 素哪怕有 1%的镜像化合物，就会极大地减小对异性同类的吸引力。 研究人员还发现，对于很多昆虫来说，如果信息素化合物没有以合适的比例结合，混合出来的信息素的吸引力就会大大降低 —— 甚至会吸引来不同类的昆虫 [ 4 ] 新的技术 从二十世纪六十年代到二十世纪七十年代间，由于技术的发展，信息素研究的步伐和产出被大大地加快和提高了。 在这些技术的发展中，主要要提到三种技术，即我们所知道的气相色谱分析、大规模光谱测定法以及核磁共振技术。 这些技术被用来与“生物电触角程序”结合起来使用。 气相色谱分析是一种用来分离水蒸气中的化 合物的技术，其原理是化合物在通过一个包含有吸收性物质的圆柱体时的速度有快有慢。 大规模及核磁共振分光计则用来区分化学组成成分。 1970 年时，几个小组的研究人员研究分辨小苹果蛾的信息素。 这种蛾子是一种苹果园里的害虫。 虽然这些研究人员针对雌性蛾的腺体成分的分析进行了大量的工作 —— 他们差不多分析了 50 万条蛾的腺体，但这种蛾的信息素仍然让人难以捉摸。 到了 1971 年，康乃尔大学的温戴尔 罗奥夫斯（ Wendell Roelofs）和他的同事通过一种新颖的捷径辨别出了这种 信息素。 首先，使用气相色谱分析法，他们从蛾的腺体中分离出萃取物。 然后他们利用生物电触角程序对每一种萃取物进行实验以测定哪种萃取物中包含有信息素。 在这个阶段，研究人员通常会使用光谱分析法在萃取物中分离出信息素，这是一个缓慢而且消耗大量人力的过程。 温戴尔和他的同事则通过测试全部一组同已知信息素想关的单饱和化合物的方法将这一过程大大加快。 他们使用小苹果蛾触角来测试这一组物质中的化学成分的生物电触角程序。 随着他们逐渐接近真正的结构，生物电触角程序的反应就越强烈，直到对两种化合物的反应达到峰值。 这两种化合物都包含有一 种与众不同的双键。 这些信息印证了信息素化合物在同一种化合物中包含有两组双键的设想是正确的。 当康乃尔大学的研究小组宣布他们识别出了小苹果蛾的信息素时，这条消息遭到了怀疑。 直到这项新的研究成果在经过传统的方法进行了确认之后，他们的研究成果和新的研究方法才得到了认同。 所有这些技术，都是通过与其他技术通过不同的排列组合结合使用的。 气相色谱分析法与大规模光谱测定法结合使用，研究人员才能够既能分离也能识别混合物中的信息素成分。 而通过将气相色谱分析法与生物电触角程序相结合，研究人员才能检测出在他们的目标昆虫的化合物中 哪种化合物会产生生物电反应。 而毛细管气相色谱法的发展让研究人员能够分离出那种不能用老办法解决的化合物。 在进行物理测试的同时，研究者们现在需要一种新的行为分析法来测定哪种化学物质是信息素信号的真正部分。 在二十世纪三十年代，英国动物学家约翰肯尼迪（ John Kennedy）已经开发出了一种特殊的风洞来研究昆虫如何确定方向并顶着风前进。 到二十世纪七十年代，肯尼迪对昆虫如何跟踪性信息素寻找信息素的根源这一行为发生了兴趣。 他依然使用他的风洞 —— 一个干净的塑料管子，在管子里的一段释放味道，然后通过风扇将味道吹 向管子的另一端。 他从以前对黄热病蚊子的研究中知道会飞行的昆虫通常在追踪吸引它们的物体时利用视觉作为指导与参照。 因此，肯尼迪在管道中装上了可以移动的凹凸不平的管壁，并以此来模拟昆虫飞行路径下方的地形。 他发现，蛾子在追踪信息素的时候同样也是利用视觉信息来进行追踪的。 从二十世纪七十年代开始，肯尼迪的风洞和类似的装置就 被证明其对于那些试图去研究候选信息素时所具有的无与伦比的价值。 如果一种昆虫在模拟飞行中会在管道中逆着风去寻找化学。