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Aug. 03 2017

植物大戰毛蟲:讓蟲蟲互相啃食的祕招

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  • 植物大戰毛蟲:讓蟲蟲互相啃食的祕招

為了抵抗飢餓的草食動物,植物自有一套讓自己變難吃的防禦機制。

在糧食危機下,毛毛蟲很快就改以同類為食。

當植物感受到毛毛蟲胃口大開的威脅時,有些植物會使用「狗咬狗」的策略來保護自己──讓草食性的毛蟲開始同類相食。

一篇發表在《自然:生態學與演化》Nature Ecology and Evolution)期刊上的新研究,發現有些植物在受到飢餓的草食動物攻擊時會釋放防禦物質,讓自己對毛毛蟲而言難吃許多,並促使牠們改以同類為食。

本研究的第一作者,同時也是威斯康辛大學麥迪遜分校動物學系的研究人員約翰.歐魏克(John Orrock)說:「藉由施予草食動物壓力,植物能將自己保護得非常好。毛毛蟲會決定與其繼續吃植物,不如將其他毛毛蟲放在菜單的優先順位上。」

(↑↑↑↑↑有片慎入!毛毛蟲同類相食,被吃的看起來好痛啊!)

實驗緣起

歐魏克與研究團隊在實驗中對番茄噴灑茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)。這是一種植物面對環境壓力時所產生的物質,受到噴灑的植物會誘發一系列的防禦機制,好比改變本身的化學特性,降低對甜菜夜蛾的適口性。

這種現象在許多植物身上都曾發現過,研究人員認為植物能夠感應到周遭的其他植物正在遭受攻擊,進而使得整個群落都開始產生茉莉酸甲酯來防禦威脅。

歐魏克說:「我覺得最有趣的是,普遍來說大部分植物都會利用這些來自周遭環境的訊息,進而有效地分配資源,不論是防禦或者其他事情。」

但茉莉酸甲酯可不只能讓植物變難吃而已。

歐魏克又說:「這些化學物質甚至能吸引草食動物的天敵,比如掠食者或寄生蟲。」

同類相食的毛蟲

當毛蟲發現原本嚼得津津有味的植物開始走味時,歐魏克說牠們有個更簡單的選擇:「要繼續吃植物,還是拿同伴開刀呢?答案呼之欲出。」

研究人員觀察毛蟲的生長速率,發現吃植物與吃同伴的毛蟲有著相同的生長速率,這表示少吃了植物大餐的劣勢,可由大啖同伴來彌補。

博士後研究員布萊恩.康諾利(Brian Connolly)是本研究的共同作者,他解釋:「這是毛蟲的成本效益分析問題。當食草的品質變得過低,難以維持代謝所需時,毛蟲就需要尋找周遭更優質的食物來源。」

歐魏克補充道:「較大的毛蟲傾向捕食較小的毛蟲,遵循『吃或被吃』的原則。」

深入探討

雖然在此次實驗中,毛蟲在改變食性之前並沒有其他食草可以選擇,但歐魏克與康諾利正以另一個更加龐大的實驗來深入研究,毛蟲可以在新實驗中有所選擇。

然而在新實驗裡,同類相食的趨勢依然雷同。

康諾利說:「就算牠們有能力可以分散得遠一些,這樣就能逃離飢腸轆轆的同伴,但最終牠們仍選擇以相同的模式吃掉彼此。」

目前仍不清楚,為何明明移動到其他植物並非難事,毛蟲卻依然很快就開始以同伴為食?歐魏克與康諾利希望能找到真相。

康諾利說:「不難料到,這件事改變了研究方向,而且成了當務之急,所以我們已經開始著手處理數據了。」

撰文:Hannah Lang

編譯:曾柏諺

延伸閱讀>> 植物真有智慧? / 最大的「殺手」植物是什麼?

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