五月的桑园,一只雌蛾刚从茧里钻出,腹部末端微微上翘,翅膀不动。半小时后,上风处陆续有雄蛾撞进灯下。雌蛾没有发出声音,也没有移动,它放出的是一小股气味。
腺体就在腹部末端,分泌的是几种小分子
家蚕雌蛾的性信息素腺体位于腹部第8–9节之间的节间膜,只有1层加厚的上皮。细胞把脂类前体改造成蚕蛾醇,分子量238,含16个碳原子,随空气挥发,一次分泌量在纳克级,分泌物经角质层的小孔渗出。
腺体位置随类群变化:蛾类多在腹末,蜜蜂的蜂王在下颚腺,蚂蚁在杜氏腺与毒腺,哺乳类在肛周、颞部、趾间。位置不同,作用都是把分子送进空气或涂在物体上,同一只雌蛾往往同时具备性信息素腺与报警腺。
雄蛾的触角是一面大滤网,上万个感器只认一种分子
雄蛾触角上密布毛形感器,家蚕一侧约1.7万根,比雌蛾密得多。每根感器的淋巴液里有气味结合蛋白,把蚕蛾醇转运到膜受体上,1个分子就能触发一次放电。
这种专一性来自受体蛋白的形状。蚕蛾醇的双键位置差一点,反应就弱下去。近缘种各用一套相近而不同的分子,混在同一片林子里也不会叫错对象,靠的是组合而不是单一成分。
方向靠浓度梯度,也靠风向,两样缺一不可
气味在空气中扩散成羽状的缕流,不是均匀的雾。雄蛾逆风飞行,穿过一缕时浓度骤升,飞出后骤降,它按这种断续的刺激调整航向,每穿过一缕就修正一次,路线因此是折线。
所以雌蛾的位置不能只靠浓度判断,还要有风。无风的夜里,气味积在原地,雄蛾反而找不到;有风时,50–200米外都能被引到,风太大时气味被迅速稀释,它也会停在原地等。
同一个体常有几套腺体,气味按场合组合
蜂王的下颚腺分泌一组脂肪酸,工蜂接触后卵巢发育受抑制,同时聚在蜂王周围。工蚁受惊时从杜氏腺释放另一组分子,同伴闻讯赶来,口器张开,同一群蜂的气味是一套短句。
哺乳类的腺体更分散:麝的腹部有麝香腺,鼬类的肛腺在受惊时喷出,犬科在趾间与肛周留味。同一种动物在不同状态下用不同腺体,气味留在草茎上的时间只有几小时。
关键数据
下列数值取自常见类群,用于对照腺体与分子尺度,不能据以定种,季节与生理状态造成的差异同样明显。
- 家蚕雌蛾的信息素腺体位于腹部第8–9节之间。
- 蚕蛾醇的分子量为238,含16个碳原子。
- 雌蛾一次分泌量在纳克级,分泌物经角质层的小孔渗出。
- 雄蛾一侧触角约有1.7万根毛形感器。
- 1个信息素分子即可触发感器放电。
- 雄蛾可被上风方向50–200米的气味引来。
边界
气味看不见,判断腺体位置只能靠解剖,活体上至多看到腹部末端节间膜外翻。腺体在繁殖期膨大,非繁殖期缩成一条缝,同一只个体在不同季节看上去完全不同。
近缘种的信息素常是同一类分子的不同比例,化学分析也要比对组分,不能只凭气味浓淡。风向不稳时,浓度梯度被打乱,行为判据随之失效,诱集的距离也随气温缩短。
参考文献
- 彩万志 等.《普通昆虫学》(第 2 版). 中国农业大学出版社, 2011. —— 昆虫信息素与腺体。
- Bradbury J W, Vehrencamp S L. Principles of Animal Communication. 2nd ed. Sinauer, 2011.
- Gullan P J, Cranston P S. The Insects: An Outline of Entomology. 5th ed. Wiley-Blackwell, 2014.