信息素
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信息素(pheromone)又稱外激素,同種個體之間相互作用的化學(xué)物質(zhì),能影響彼此的行為、習(xí)性、乃至發(fā)育和生理活動。信息素由體內(nèi)腺體制造,直接排出散發(fā)到體外,信息素依靠空氣、水等傳導(dǎo)媒介傳給其他個體。從低等動物到高等哺乳動物都有信息素。信息素靠外環(huán)境傳遞。生物異種之間相互作用的化學(xué)物質(zhì)叫做種間信息素或異種信息素。昆蟲之間的異種信息素有利己素、利他素、信號素等。
信息素主要有性信息素、聚集信息素、告警信息素、示蹤信息素、標(biāo)記信息素等?! ?/p>
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性信息素
同種某一性別,在性成熟后,發(fā)放微量物質(zhì)用以招引同種異性個體尋味前來交配的信息素。從無脊椎動物到高等脊椎動物中,有不少動物具有性信息素的化學(xué)通訊本領(lǐng)。蠶醇就是較好的例子。
家蠶雌蛾在羽化后不久,腹部末端伸出兩個金黃色的半球狀突起,叫引誘腺(香腺)。這一對腺體鼓出像半圓形氣泡。在高倍電子顯微鏡下,可看到腺體上有許多微小毛狀突起,突起內(nèi)是表皮的孔道,從組織學(xué)上觀察到腺體由分泌細(xì)胞組成。家蠶的性信息素是蠶醇,蠶醇溶于脂類物質(zhì),經(jīng)過微絨毛上的質(zhì)膜,傳遞到外表皮上孔道而散放于空氣中。
雄蠶蛾接受雌性信息素的化學(xué)感受器是觸角。雄蛾觸角呈羽狀構(gòu)造,觸角主干上每一側(cè)著生36個羽支,每一羽支上兩側(cè)生有許多絨毛(嗅覺毛),在高倍電子顯微鏡下,嗅覺毛有一些小孔。嗅覺毛內(nèi)充滿液體,包裹了兩個神經(jīng)細(xì)胞的樹狀突,嗅覺毛下有兩個神經(jīng)感受細(xì)胞,當(dāng)雌蛾的香腺散發(fā)出許多性信息素——蠶醇時,雄蛾不斷揮動觸角,盡力振翅,飛到雌蛾旁邊,進(jìn)行交配活動。
如果將雌蛾的香腺摘除或用其他方法使其失去功能時,雄蛾就不會尋找這類手術(shù)后的雌蛾。
用一根微電極插入雄蛾觸角嗅寬毛的感受細(xì)胞附近,當(dāng)空氣中有蠶醇分子時,就記錄到雄蠶蛾的電位活動,空氣中蠶醇濃度達(dá)到10-4微克時,每秒就發(fā)1、2次神經(jīng)脈沖,當(dāng)蠶醇濃度達(dá)到1微克時,雄蛾觸角電位脈沖數(shù)更為頻繁??諝庵屑s200個蠶醇分子,就足以使雄蠶蛾起反應(yīng)。
雌蠶蛾不僅有雌醇存在,能引誘雄蛾來交配,而且雌蠶蛾還能分泌出蠶醛,能使正在交配的雄蛾行為安定下來。
聚集信息素
也叫集合信息素。動物依靠分泌物招引同種其他個體前來一起棲息,共同取食,攻擊異種對象,從而形成種群聚集。這種分泌物叫做聚集信息素。有多種低等動物常常聚集生活在一起,高等動物聚集在一起是否存在聚集信息素尚在探索中;但在昆蟲已發(fā)現(xiàn)一些聚集在一起的同種昆蟲能分泌出一類聚集信息素,用來召喚同類。
聚集信息素的活性較高,如折翅蠊的成蟲對0.2納克聚集信息素起反應(yīng),一齡幼蟲對0.4納克起反應(yīng)。其有效距離,在老熟幼蟲對成蟲約40毫米,一齡幼蟲對成蟲是10毫米。聚集信息素象性信息素一樣,釋放聚集信息素的叫做釋放者,接受信息素的叫做接受者或觸發(fā)者,聚集信息素能在同一性別或異性,同齡或異齡之間傳遞信息,對該種內(nèi)個體的發(fā)育行為產(chǎn)生明顯的影響,群聚性昆蟲的行為和習(xí)性較為特殊。白蟻、蜜蜂、螞蟻等昆蟲組成幾十萬只個體共同生活的群體,聚集信息素在群體生活中起主要作用?! ?/p>
告警信息素
告警信息素又稱警報信息素,當(dāng)該種某一個體受到敵害攻擊侵?jǐn)_時,它能發(fā)出一種特殊的化學(xué)信號物質(zhì),使同伴得到信號以后,引起警覺或逃避。蚜蟲受到敵害侵襲時,從腹管中放出微量化學(xué)物質(zhì),警告同伴離開。蜜蜂、螞蟻等群體生活的昆蟲都有較多的告警信息素。蜜蜂的告警信息素由大顎腺產(chǎn)生的2-庚酮和螫腺產(chǎn)生的異戊基乙酸酯混合組成。當(dāng)外敵侵害蜂巢時,執(zhí)勤工蜂一齊向外敵進(jìn)攻,直到外敵消除方才安靜下來。
告警信息素的反應(yīng)范圍大致是1立方毫米中有107~1012分子的告警物質(zhì),就引起同類的警戒,甚至少到100個分子也能起相應(yīng)的反應(yīng),1只螞蟻體內(nèi)含有100~700微克的告警物質(zhì)。有效告警信息傳遞半徑是1~10毫米,在2秒鐘內(nèi)從告警發(fā)出者擴(kuò)散到被告警者,在8~50秒鐘內(nèi)信息素氣味就會消失。有的告警信息素除起報警作用外,有的兼有毒殺麻痹作用,例如螞蟻在攻擊敵害時,所分泌的蟻酸就有麻痹作用?! ?/p>
示蹤信息素
合群性昆蟲的行動常常是集群的行動。特別是那些失去翅的合群性昆蟲或幼蟲期的行動,在它所爬過的路上常常留下信息素,以示其行動的蹤跡,使同伴追蹤尋跡而來告知它的同伴,“由此前行”,當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)新的食物源或新巢域時,同伴們尋蹤依跡而至。火蟻在尋找道路時,它的尾部末端的刺針常常沿著地面,這就是釋放示蹤信息素的方法。蟻類示蹤物質(zhì)的來源器官主要是后腸、毒腺、達(dá)夫氏腺。白蟻的示蹤物質(zhì)來源器官是腹部下方第4、5腹節(jié)間的腹板腺。當(dāng)白蟻在地面行走時,估計1毫米長的道路,釋放出0.01微克的示蹤信息素。示蹤信息素在道路上存留時間約100秒,然后逐漸消失?! ?/p>
標(biāo)志信息素
有些動物生活在一定領(lǐng)域中,或接觸過一些物質(zhì)后常留下一種特殊的標(biāo)記物質(zhì),某種特殊氣味,借以告知同種其他同性個體,排斥它們進(jìn)入該處保持其領(lǐng)域不受同類中同性個體的侵犯,使它們不在該處棲息,不交配,不產(chǎn)卵等。
雌的蘋果實蠅與櫻桃實蠅產(chǎn)卵在果實上以后,在果實上遺留下一種高度穩(wěn)定的、有極性的、水溶性的物質(zhì)。雖然這種化合物不驅(qū)逐其他雌雄蠅,但能抑制其他雌蠅產(chǎn)卵于這一果實上。
純蛺蝶,雄蝶產(chǎn)生一種標(biāo)志信息素,在交配時能傳到雌蝶的外生殖器上,這種信息素非常持久。其氣味能“驅(qū)逐”其他雄蝶再來交配。
總之,動物的信息素是動物生存和生活的一種有效的化學(xué)通信物質(zhì),能引起動物發(fā)育和行為的變化,如集群、驅(qū)逐、忌避、招引、交配等。動物發(fā)散信息素腺體的發(fā)育,信息素量的微小和化學(xué)感受器(包括嗅覺器)的發(fā)達(dá),以及行為上的配合與適應(yīng),對適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境起了很大的作用。人們也可模擬和合成信息素以防治害蟲。
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