综述:昆虫亲代照顾的激素调控:探索其对人为污染物的脆弱性

【字体: 时间:2025年10月11日 来源:Current Opinion in Insect Science 4.8

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  本综述系统阐述了内分泌干扰物(EDCs)对昆虫亲代照顾行为的潜在影响,指出当前研究存在明显的物种(如社会性昆虫)和行为偏向性,且对激素机制(主要为保幼激素(JH))的理解尚浅。文章呼吁通过跨学科合作(如结合组学技术)来阐明EDCs通过干扰激素通路(如JH、蜕皮激素(20E))影响个体行为(如护卵、喂食),进而危害种群延续的因果链条,为预测和缓解化学污染物对昆虫多样性及生态系统功能的冲击提供新视角。

  
INTRODUCTION
全球昆虫种群正经历着数量、生物量和丰富度的急剧下降,许多物种面临灭绝威胁。强有力的证据表明,人类活动是这场生物多样性危机的主要推手,其中包括光污染、气候变化、栖息地破坏以及化学污染。在诸多因素中,化学污染物尤为令人担忧,因为它们往往在环境中持久存在,能够沿食物链累积,从而使昆虫长期暴露于低浓度但可能具有生物活性的化合物中。这些污染物包括内分泌干扰物(EDCs),它们是一类能够模拟或干扰内源性激素作用的外源性物质。在脊椎动物中,EDCs已被证明会破坏包括亲代照顾在内的多种生理过程和行为。然而,EDCs对昆虫亲代照顾的影响却是一个几乎未被探索的领域,尽管亲代照顾对于许多昆虫物种的后代存活和适合度至关重要。
HORMONAL REGULATION OF PARENTAL CARE
与脊椎动物相比,昆虫内分泌调控的研究整体上远不够深入。在脊椎动物中,亲代行为受催乳素、催产素和皮质类固醇等复杂激素网络的调节。相比之下,目前对昆虫亲代照顾激素基础的理解存在三大局限:仅限于少数物种、少数行为,并且主要聚焦于保幼激素(JH)。例如,在埋葬甲(Nicrophorus spp.)中,JH被证实参与调节护卵、喂食幼虫等亲代行为。蜕皮激素(20-羟基蜕皮酮,20E)也被发现与某些物种的亲代照顾有关,但其具体作用机制尚不清楚。此外,其他激素如章鱼胺、胰岛素样肽等可能也参与其中,但相关证据非常有限。这种知识的匮乏严重限制了我们预测EDCs可能如何影响昆虫亲代照顾的能力。
EFFECTS OF CHEMICAL COMPOUNDS ON THE REGULATION OF PARENTAL CARE IN INSECTS
尽管对昆虫亲代照顾激素调控的理解有限,但已有初步研究开始探讨潜在的内分泌干扰化学物(EDCs)如何影响这些行为。这些研究建立在越来越多其他工作的基础上,这些工作表明,暴露于在脊椎动物中被认为是EDCs的分子(包括邻苯二甲酸盐、双酚类和重金属)与昆虫的多种改变有关,包括代谢和发育异常、生殖成功率下降以及行为改变。然而,直接测试EDCs对昆虫亲代照顾影响的研究仍然凤毛麟角。现有证据表明,暴露于某些污染物可能间接影响亲代照顾,例如,通过损害亲代的整体健康状况或改变其与其他个体的交流。直接证据则更为稀缺,但有研究提示,某些化合物可能通过干扰JH等激素通路来直接影响亲代行为。例如,在实验室条件下,暴露于特定农药会影响社会性昆虫的育幼行为。然而,将实验室发现外推到野外复杂环境,并确定其种群水平后果,仍然是一个巨大的挑战。
CONCLUSION: CALL FOR FUTURE WORK ON THE HORMONAL REGULATION OF CARE IN INSECTS TO BETTER ENVISION THE IMPACT OF CHEMICAL POLLUTION ON INSECT BIODIVERSITY
虽然研究EDCs对昆虫亲代照顾的影响代表着一个前景广阔且几乎未被探索的领域,但若没有对这类行为激素调控理解的实质性进展,则难以取得有意义的突破。为应对这一挑战,未来的研究应遵循五个互补的优先方向。
首先,研究亲代照顾的学者(如行为生态学家和昆虫行为学家)必须与内分泌学家合作,以揭示调控这些行为的核心激素通路网络,超越目前对JH的单一关注。
其次,应用无偏的组学方法(如转录组学、蛋白质组学)结合功能分析(如RNA干扰(RNAi)、药理学实验),来识别新的激素和分子参与者。
第三,需要确定最有可能破坏昆虫亲代照顾的EDCs,并研究其作用模式,特别是那些已知能干扰JH和20E信号通路的化合物。
第四,必须扩大研究的分类学范围和行为范围,超越目前有限的模型系统,将更多样化的昆虫类群和亲代照顾形式(如卵守护、食物提供、巢穴维护等)纳入研究。
最后,研究需要将个体水平的效应(如行为改变、激素水平变化)与种群水平的结局(如繁殖成功率、种群增长和稳定性)联系起来,以评估EDCs暴露对昆虫种群动态和生态系统功能的长期影响。
解决这些优先事项对于在激素、行为和污染物之间建立因果联系至关重要,将为预测和缓解EDCs对昆虫种群、生态系统功能和进化动态的影响提供必要的科学依据。
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