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学者发现黄蜂感觉器官灵敏 嗅探能力胜警犬

“红足侧沟茧蜂”是一种寄生动物,图为其幼虫在寄生的毛虫身边结蛹,后者将渐渐“油尽灯枯”而死
超级“鼻子”:黄蜂胜警犬
可成新型探测器嗅探毒品、炸弹
神奇的嗅探能力、超强的听觉,使得警犬被称为四脚特工。那有没有更灵活轻便的探测器呢?近日美国媒体报道,美国科学家训练了一种黄蜂,可以代替警犬嗅探出走私的毒品、暗藏的炸弹和被掩埋的尸体。科学家表示,对昆虫感觉器的研究将可能在很多方面改善人类的生活。
寄生黄蜂嗅觉超强
走私毒品、暗藏的炸弹,即使再隐秘,也会被警犬嗅探出来。狗的嗅觉为什么比人强,原因就在于其气味接收细胞多。科学研究表明狗的鼻子大约有10亿个气味接收细胞,而人类只有4000万个,狗的嗅觉要比人灵敏100至10000倍。为了寻找警犬的替代品,科学家开始探索其他嗅觉灵敏的动物,最后他们将目光锁定在昆虫上。
自上世纪六十年代开始,由美国农业部的昆虫专家乔·路易斯和乔治亚大学农业工程师格林·雷斯两位科学家领衔的科研小组便瞄上了一种黄蜂,开始了新的探索方法。
这种黄蜂学名为“红足侧沟茧蜂”(Microplitiscro ceipes)。中国科学院动物研究所昆虫营养与生殖研究组组长王琛柱表示这种寄生蜂并非是我们在花园里常见的会蜇人的可怕昆虫。茧蜂体形很小,体长约为四分之一英寸,全身黑色,生存周期只有两至三周。
与一般昆虫相比,茧蜂的嗅觉属于超强一族,因为它们就是依赖这种超强的嗅觉才得以在自然界存活,用以寻觅花蜜、寻找产卵宿主、觅食。 浙江大学农业及生物技术学院何俊华教授表示茧蜂属于寄生蜂,在寻觅过程中完全是靠植物发出的气味来寻找寄主———当植物受到蛾蝶幼虫攻击时,就会散发化学信号也就是求救气味来吸引红足侧沟茧蜂。雌蜂将卵产在毛虫体内,幼虫则靠食用毛虫的肌肉组织存活并最终将毛虫杀死。
五分钟即可训练合格
因为茧蜂具有超强嗅觉,且对形色差异辨别极为在行,因此路易斯等科学家便尝试着训练这些茧蜂去收集其他食物的味道。路易斯表示训练后的茧蜂能很好地分辨不同的气味,要训练茧蜂成为出色的嗅觉探测器,以探测出毒品、炸弹,就要让茧蜂先熟悉各种毒品和炸药的味道。
训练中,研究人员先把饥饿的黄蜂放置在某种特定气味中,然后再给它们喂糖水,持续时间为10秒,然后有一分钟的休息时间。此过程重复三次,黄蜂就能准确地把这种气味与喂食的食物关联起来。总共只需要五分钟的训练,这种黄蜂就能具备与训练有素的狗一样敏感的嗅觉。
这种试验条件极其方便,路易斯和雷斯等人设计了一个容器,只要将黄蜂放置在这个容器里,就可观察它们对各种气味的反应。这是根长10英寸的PVC塑料管。塑料管的一端开有一口,而另一端则安放了一个小风扇。为了观测到茧蜂在塑料管内的活动情况,塑料管内部还装有一台网络摄像机,并将其与外部的电脑相连。研究人员发现,在黄蜂嗅探到某种特定气味时,它们就会聚集在通风的那一端,并在电脑监测屏上形成一大团黑点,否则它们就停靠在塑料管的内壁上。
王琛柱表示,黄蜂很快就能被训练成嗅毒高手,这不仅是因为其嗅觉特别灵敏,而且也是其学习能力超强所致。蜜蜂和黄蜂都被认为是昆虫中的“智者”,因为这些昆虫具有一些更高级的脊椎动物才具备的认知能力,如会排序、物体分类、概念构成和计数,“黄蜂对气味的识别能力不仅体现在嗅觉的灵敏上,也表现在对各种气味的记忆能力上,因此这是一种比较好的探测器。”
黄蜂警探另有优势
黄蜂不仅可以替代警犬,而且还具有其他方面的优势。雷斯表示训练一只黄蜂探测器只需要5分钟的时间,与之相比,一只嗅探狗需要花费六个月的时间,所需费用为15000美元,并需一个专职的驯养员,利用黄蜂嗅探却相当经济,它们甚至可以在现场进行训练来完成任务。
另外,黄蜂由于具有飞行能力可以跨越一些人类难以到达的境地。目前,科学家们就将黄蜂警探列为灾难特种营救员。飓风、 地震发生时,如何及时营救受伤人员是社会关注的一个问题,研究人员便计划将“黄蜂警探”用于灾难探测工作,让黄蜂去探寻掩埋在废墟之下的受伤人员,而在这些地方警犬的活动会受到限制。
但是尽管黄蜂探测方便易行,路易斯仍然表示,要真正形成黄蜂警探的规模还有待时日。因为现在还无法研究出成批训练黄蜂的方法。
昆虫感觉器尚有他用
何俊华表示昆虫在长期的进化过程中,形成了一系列的适合自身特点和生活方式的感觉器官和感受器,并表现出惊人的灵敏度。如一只雄蛾可以感受到方圆1公里内某只雌蛾散发出的求偶信号(信息素)并能跟踪而至。而不少夜蛾可以感受蝙蝠产生的超声波,迅速逃避追捕。昆虫所形成的感觉器官是在进化过程中,适者生存的结果。而这些灵敏的感觉器官恰好可以给科学家以思路,理清昆虫各种感觉器的作用,从而也方便我们的生活。
“昆虫的感觉器在功能上,分为味觉器和嗅觉器两类,但两者没有截然的界限,”何俊华认为味觉器主要感受接触到的、浓度较高的、在室温下不能汽化的液体或固体的物质分子,而嗅觉器则感受一定距离内的挥发性物质的分子,在昆虫化学通讯中起着重要的作用。
王琛柱表示对昆虫的合理利用将对我们的生活起到很大的作用。“正是通过对昆虫感觉器的研究,科学界发现可以多方利用昆虫的特性,比如利用感觉器可以进行害虫治理,使昆虫成为害虫的探测器,让目标在较短时间里暴露出来。”
此外,“掌握了昆虫的嗅觉特性后,科学家不仅可以研制出效果更好的捕虫器、驱虫剂,而且还可以对昆虫的嗅觉基因进行改造,以改变它们的习性,”何俊华表示,当前科学界就在尝试做一些试验以造福人类,例如使地中海果蝇不再觉得水果和蔬菜具有诱惑力,或者使蚊子认为人的血液很难闻,等等。

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