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圖片來自網(wǎng)絡(luò)

在很多電影中，總能看到各路“英雄”為了各種冠冕堂皇的理由打群架，兩撥人聚集在車庫(kù)、巷道等地，這時(shí)候再下個(gè)瓢潑大雨，那效果就出來了。你發(fā)現(xiàn)沒，往往這個(gè)時(shí)候，總會(huì)有很多人穿上黑衣，這是為什么呢？

小編百思不得其解，直到有一天，看到了蝗蟲這個(gè)小家伙，腦洞一開，或許，他們是從蝗蟲的身上受到啟發(fā)了？

蝗蟲：“獨(dú)居”時(shí)穿綠衣，“抱團(tuán)”時(shí)穿黑衣

蝗蟲，學(xué)名是飛蝗（Locusta migratoria），當(dāng)蝗災(zāi)發(fā)生時(shí)，人們總是用黑壓壓一片來形容蝗群，因?yàn)檫@時(shí)候它們都穿著“黑衣”。不過，飛蝗“獨(dú)居”的時(shí)候可不是黑色的，而是穿著“綠衣”，就是我們小時(shí)候經(jīng)常在草叢里抓的可愛的綠色螞蚱了。

原來，飛蝗在散居和群居個(gè)體之間表現(xiàn)出體色多型性，散居型飛蝗呈現(xiàn)均勻的綠色，群居型飛蝗呈現(xiàn)黑色背板和棕色腹面。在飛蝗形成蝗群時(shí)，也就是去“打群架”的時(shí)候，才穿上了“黑衣”，這樣既可以使同種相互識(shí)別形成龐大的種群，又可以對(duì)天敵發(fā)出警戒信號(hào)抵御捕食。

綠色、黑色，蝗蟲的這兩種體色可以在野外根據(jù)密度變化實(shí)現(xiàn)互變。這種靈活的體色變化對(duì)蝗蟲的生存具有重要意義。

圖1 喜歡群居的群居蟲和喜歡獨(dú)居的散居蟲

而這種體色變化，也是蝗蟲們的防身策略。幾乎所有動(dòng)物都具有一定的體色，動(dòng)物通過變色來吸引配偶、警戒敵人、隱蔽自身。如戰(zhàn)場(chǎng)上的軍人采取“隱身”還是“亮劍”策略一樣，動(dòng)物們也有不同的防身策略。

比如，生活在寒帶的雷鳥采取“隱身”策略，在白雪皚皚的冬天，體表的羽毛是純白色的，一到夏天就換上棕褐色的羽毛，與夏季苔原的斑駁色彩很相近，防止被敵害發(fā)現(xiàn)，同時(shí)便于捕食獵物，保護(hù)自身；而鮮艷奪目的體色對(duì)捕食者可以起到“亮劍”作用，很多無(wú)毒蛇具有像毒蛇一樣鮮艷的體色，可減少被捕食的風(fēng)險(xiǎn)。

那么，對(duì)于蝗蟲們來說，它們是怎么選擇“隱身”或者“亮劍”法的？

此前，許多科學(xué)家認(rèn)為群居型蝗蟲體色是黑色素的沉積，他們?cè)诨认x中也發(fā)現(xiàn)了一些黑色素。但是，這些黑色素并不能響應(yīng)種群密度的變化，外源過量注射蟲子表現(xiàn)出通體發(fā)黑，沒有呈現(xiàn)黑色背板和棕色腹面的格局。而且這種黑色素注射到其他昆蟲或蝦、魚等動(dòng)物身上都導(dǎo)致通體黑色。這說明，他們所發(fā)現(xiàn)的黑色素與密度制約的體色變化并無(wú)關(guān)系。

新研究：三原色配色形成群居體色

散居蝗蟲穿的“綠衣”是由黃色和藍(lán)色素的組合形成，有助于在綠色植物背景中隱藏，使其免受捕食者的侵害。根據(jù)三原色配色原理，綠色+紅色=黑色，難不成，蝗蟲穿“黑衣”是因?yàn)榧尤肓祟~外的紅色素？

近期，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所康樂研究員就提出了蝗蟲體色變化是否在散居蟲的綠色背景中加入了額外的紅色素后形成的假說。

三原色

他們發(fā)現(xiàn)，群居和散居型蝗蟲中有一種叫“β胡蘿卜素結(jié)合蛋白”（βCBP）起著關(guān)鍵色彩轉(zhuǎn)變的作用。群居型蝗蟲和散居型蝗蟲βCBP表達(dá)差異巨大，而且隨著種群密度越大，βCBP含量更高。隨著群居型蝗蟲齡期增長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)其逐漸加深的黑色與β胡蘿卜素結(jié)合蛋白表達(dá)量直接相關(guān)，而散居型蝗蟲則保持不變。

或許可以這么理解，蝗群的規(guī)模越大，蝗蟲聚集在一起的時(shí)間越長(zhǎng)，它們的體色更深、更黑。? ?

圖2 β胡蘿卜素結(jié)合蛋白表達(dá)量與齡期增長(zhǎng)后逐漸加深的群居型黑色體色直接相關(guān)

β胡蘿卜素結(jié)合蛋白在體內(nèi)能特異性綁定β-胡蘿卜素（β-carotene）。他們發(fā)現(xiàn)群居型蝗蟲的β-carotene含量高出散居型近三分之一的量，這表明β胡蘿卜素結(jié)合蛋白和β-胡蘿卜素與群居型黑色體色直接相關(guān)。

當(dāng)將散居蝗蟲飼喂β胡蘿卜素后進(jìn)行群居飼養(yǎng)，體內(nèi)β胡蘿卜素結(jié)合蛋白水平顯著增加，幾乎一半蟲子體色由綠色轉(zhuǎn)變成黑色背板/棕色腹面，而其余蟲子轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃朴谌壕拥捏w色。RNA干擾群居型β胡蘿卜素結(jié)合蛋白基因則產(chǎn)生體色由黑色轉(zhuǎn)變成綠色。這些變化與實(shí)驗(yàn)室通過控制種群密度所發(fā)現(xiàn)的體色變化表型是一致的。

圖3 群居蟲RNA干擾β胡蘿卜素結(jié)合蛋白后，體色由黑色轉(zhuǎn)變成綠色；散居蟲飼喂β胡蘿卜素后體色由綠色轉(zhuǎn)變成黑色背板/棕色腹面的群居體色

既然β胡蘿卜素結(jié)合蛋白和β胡蘿卜素形成復(fù)合物促使散居蟲的綠色變成群居蟲的黑色，那這個(gè)復(fù)合物是什么顏色？

他們進(jìn)一步做了一個(gè)體外和體內(nèi)的免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)βCBP和胡蘿卜素復(fù)合物確實(shí)是紅色的。說明在散居蟲綠色的基礎(chǔ)上，上調(diào)紅色復(fù)合物的量就變成了群居蟲黑色體色。

圖4 β胡蘿卜素結(jié)合蛋白和β胡蘿卜素形成紅色復(fù)合物

康樂實(shí)驗(yàn)室首次證明，飛蝗的黑色/棕色是由紅色的色素復(fù)合體所決定，而且這種體色變化是能夠響應(yīng)種群密度的改變。

群居型蝗蟲黑色/棕色的體色讓它們無(wú)法隱藏，但是這種對(duì)比體色恰恰是一種典型的警戒色，可以避免天敵的捕食。散居型的綠色體色使他們更好地在植物中得到隱藏。因此，群居型和散居型蝗蟲使用了不同的對(duì)策來實(shí)現(xiàn)自我的保護(hù)。

圖5 β-carotene結(jié)合蛋白攜帶紅色素調(diào)節(jié)飛蝗綠色和黑色體色之間的轉(zhuǎn)變

這項(xiàng)研究揭示了動(dòng)物通過巧妙的利用物理的三原色配色，來形成群居體色的一種適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制。這種體色適應(yīng)的進(jìn)化機(jī)制可能在其他昆蟲和動(dòng)物中也存在。或許我們可以這么推測(cè)，在自然界中，動(dòng)物斑斕的體色都是三原色的組合實(shí)現(xiàn)的，動(dòng)物可以利用配色原理實(shí)現(xiàn)很多種體色變化，這也符合生物進(jìn)化的簡(jiǎn)約和節(jié)能原則。

來源：中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所