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蚜虫能进行光合作用

  蚜虫的习性很是奇特:蚜虫一出生便可怀孕;有些雄蚜虫甚至没有嘴,这导致它们交配之后不久就会死掉。除了上述这些奇异特性之外,本周新发表的一篇论文又给蚜虫增加了一条新的“特异功能”:蚜虫或许能吸收阳光,为新陈代谢过程提供能量。蚜虫是唯一一种能合成类胡萝卜素的动物。这种色素可以帮助很多生物保持免疫系统的健康和生产特定的维生素。但是其他动物只能从饮食中摄取类胡萝卜素。法国索菲亚科技园中索菲亚阿格罗生物技术研究所(Sophia Agrobiotech Institute)的昆虫学者阿兰·罗比臣(Alain Robichon)和他的同事们认为,蚜虫体内的类胡萝卜素能吸收阳光中的能量,并把它传送給负责能量生产的细胞组织。对于动物来说,这是一项前所未有的发现。不过在其他类型生物的王国里却很普遍。植物、藻类、某些菌类和蘑菇也能合成类胡萝卜素,在这些生物体内,色素就是光合机器的一部分。自给自足2010年,罗比臣的团队发现,蚜虫体内自身能生产高水平的类胡萝卜素,受此启发,他们开始探索为什么蚜虫能合成如此“昂贵”的代谢化合物。

  类胡萝卜素决定着蚜虫的色素沉着,而蚜虫的颜色又决定了哪些捕猎者能看见它。在罗比臣的实验室里,蚜虫的颜色受到环境的影响:低温环境下蚜虫呈绿色;条件适宜时,蚜虫呈橙色;当蚜虫数量太多,而生存资源有限时,它们就呈白色。当科学家们测量蚜虫体内的ATP(所有生物体中的传递能量的“货币”)时,结果令人很惊讶。含有高水平类胡萝卜素的绿色蚜虫,相比白色蚜虫生产出更多的ATP,而后者几乎没有这种色素。此外,橙色蚜虫含有的类胡萝卜素数量适中,在处于光照条件时,ATP产量提高,如果把它们放入黑暗的环境中,产量就会下降。研究人员碾碎了橙色蚜虫,提纯它们体内的类胡萝卜素,证明这种色素能吸收光并传递能量。

  论文作者之一玛丽亚·卡波比亚(Maria Capovilla)强调,虽然科学家还需要做很多工作才能确定蚜虫是否具有真正的光合作用,但这一发现无疑提出了这种可能性。胡萝卜素分子在蚜虫体内的分布更加支持了这一假说。在昆虫的表皮深层,色素形成0-40微米的薄层,这是捕获阳光的最佳位置。在西康涅狄格州纽黑文的耶鲁大学,最初发现蚜虫拥有类胡萝卜素生产基因的昆虫遗传学家南希·莫兰(Nancy Moran)指出,关于蚜虫的光合作用尚有许多悬而未决的问题。“对于蚜虫来说,显然生产能量的目的是个问题——它们已经从食物获得了过多的糖分,大多数能量根本用不上,”她说。这引出了一个问题:为什么蚜虫要进行光合作用?卡波比亚推测,这可能是个“电池”式的能量备份,比如当它们迁移到一个新的寄主植物时,能有助于适应环境压力。来源:环球科学(科学美国人中文版)。