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为探究球状后厉螨(A. globator)两性间化学通讯,研究人员实验发现雌性可能产生性信息素,影响雄性交配行为。
在神秘的水下世界,动物们有着独特的交流方式,其中信息素通讯扮演着重要角色。从甲壳类到腹足类,从多毛纲到棘皮动物,都有利用信息素在水下交流的身影。水螨作为水生生物的一员,在捕食和交配行为中会运用机械感受和化学感受。不过,虽然之前有人推测水螨会使用性信息素,但大多只是观察所得,缺乏实验验证。就像雄性乳头新柔螨(Neumania papillator)扇动腿部可能是在释放性信息素,可这仅仅是猜测。球状后厉螨(Arrenurus globator)是水螨中常见的物种,分布广泛,它的成虫和若螨以介形虫为食,幼虫则寄生在多种水生昆虫上。其交配行为复杂,雄性在求偶初期会停止游动、扇动后腿,后期还有更复杂的动作;雌性在配对前也有特定的行为。然而,它们潜在配偶间是否存在化学通讯,一直没有确凿证据。
为了揭开这个谜团,来自捷克生命科学大学环境科学学院、波兹南医科大学计算机科学与统计学系以及耳鼻喉头颈外科的研究人员 Mariusz Wi?cek、Michal Knapp 和 Gra?yna Greczka 展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Experimental and Applied Acarology》上,这为我们理解水螨的生殖行为和化学通讯机制提供了重要线索。
研究人员采用了行为学实验的方法。首先,他们从捷克布拉格的一个浅池塘采集了球状后厉螨。将采集到的成年螨虫按性别分开,放在装有自来水(放置至少 24 小时)的玻璃容器中,在室温(约 24°C)和自然昼夜节律下饲养 74 小时,期间不喂食,避免食物生物产生的互利素干扰实验结果。之后,用这些螨虫饲养过的水作为实验用水,同时设置自来水作为对照。
实验在玻璃培养皿中进行,培养皿直径 5 厘米、高 1.5 厘米,装有 2.5 毫升水,底部画一条线将其分为两等份。两个 2 毫升塑料注射器分别装着实验用水(雌性或雄性饲养过的水)和对照水,固定在培养皿两侧,针头位于水面下 0.5 厘米处。每次实验将一只螨虫放入培养皿中心,同时抽出注射器活塞,释放 1 毫升水,用 10 倍放大镜观察螨虫在水流过程中的行为(约 1 分钟)。对于雄性螨虫,观察记录其静止行为(停止游动并保持不动)、准备姿势(后腿第四段弯曲并放在尾部上方)和扇腿行为(后腿做旋转运动);对于雌性螨虫,除准备姿势(只有雄性有此行为)外,观察同样的行为。
实验分为四组。实验 1 和 2 测试是否有雌性产生的信号影响雄性或雌性螨虫,实验 1 用 30 只雄性螨虫测试对雌性饲养水和对照水的反应,实验 2 用 30 只雌性螨虫进行同样测试;实验 3 和 4 测试是否有雄性产生的信号影响雌性或雄性螨虫,实验 3 用 30 只雌性螨虫测试对雄性饲养水和对照水的反应,实验 4 用 30 只雄性螨虫进行测试。
实验结果令人惊喜。雄性螨虫对雌性饲养水表现出显著的行为反应。在 30 只雄性中,24 只(80.00%)对雌性饲养水有反应,而对对照水无反应,差异极显著(p<0.001)。具体来看,22 只(73.33%)出现静止行为,23 只(76.67%)有扇腿行为,14 只(46.67%)摆出准备姿势。相反,雄性对雄性饲养水和对照水的反应无显著差异(p=0.999),只有少数雄性对雄性饲养水有反应。与雄性不同,雌性螨虫对雄性或雌性饲养水的行为反应可以忽略不计,统计结果显示无显著差异(p=0.999),只有 1 只(3.33%)雌性对雌性饲养水有扇腿反应。
综合研究结果和讨论,研究表明球状后厉螨雄性对雌性饲养水有显著反应,这意味着存在雌性产生的潜在性信息素,能刺激雄性至少在交配行为的初始阶段做出反应。不过,虽然大多数雄性对雌性饲养水有反应,但仍有少数对雄性饲养水也有反应,这一现象还需进一步研究。雌性在实验中未表现出明显反应,可能是因为实验设置未检测到信息素,或者其行为受之前交配经历影响,由于获取足够数量的处女个体存在困难,研究未对样本的交配状态进行标准化。
在未来研究中,还有许多问题有待解决。比如,需要确定参与性吸引的化合物的确切化学性质,明确潜在性信息素是否由背腺产生,了解特定行为和形态结构在信息素传播中的作用,以及探究自然种群中两性化学通讯的具体方式。这项研究为水螨化学通讯的研究奠定了基础,让我们对水螨的生殖行为有了更深入的理解,也为后续研究指明了方向。