螢火蟲發(fā)光小提花

螢火蟲發(fā)光小提花

2006年的晚上，我在四川山腳下的盤山公路上散步。我改變了方向，停了下來，拍了拍呼吸。500米的螢火蟲黑暗宇宙進(jìn)入我的視線。上千只穹宇螢雄蟲棲息在巖石上垂下的藤蔓上,以每秒鐘8個(gè)閃光脈沖且同頻的速度發(fā)出熾熱的求愛訊息。雌螢躲藏在藤蔓下方的草叢中,默默地注視著異性的熱情表演,她同時(shí)發(fā)出緩慢害羞的閃光脈沖,0.6秒的發(fā)光和0.2秒的間隔脈沖頻率完全不同于雄蟲的閃光脈沖。螢火蟲不像其他生物一樣好斗,通過雄性激烈的搏斗來控制對雌性的交配權(quán),它們之間競爭雌性的儀式溫柔優(yōu)雅且紳士無比——閃光。作為一種求偶的信號,閃光是一種加密的摩斯電碼,只有接收者才能解密包含在里面的信息。這種光信號蘊(yùn)含著許多特征,如發(fā)光器的形狀、閃光的頻率、光譜、強(qiáng)度及其時(shí)空分布的閃光模式,螢火蟲兩性交流信息就蘊(yùn)藏在這些特征里。螢火蟲是一類鞘翅昆蟲,它的四個(gè)生活形態(tài)卵、幼蟲、蛹、成蟲都發(fā)光,但發(fā)光的頻率大不相同。卵、幼蟲和蛹都發(fā)出長而緩慢的光,而一類成蟲可發(fā)出非常精確的閃光脈沖,以此來進(jìn)行閃光求偶,準(zhǔn)確應(yīng)答的個(gè)體才能獲得交配權(quán)利;而另一類成蟲也發(fā)出長而緩慢的光,此類成蟲并不主要靠發(fā)光進(jìn)行求偶,而是利用一種我們?nèi)祟惵劜坏綒馕丁孕畔⑺?。通過我的研究發(fā)現(xiàn),螢火蟲的成蟲幼蟲都有獨(dú)特的防衛(wèi)機(jī)制。想象既然螢火蟲在夜晚發(fā)出張揚(yáng)的可見光,無論是覓食的幼蟲還是求偶的成蟲,它們就要承受一種風(fēng)險(xiǎn)——吸引捕食者。不過別擔(dān)心,螢火蟲不好惹,它有防御敵害的矛和盾。螢火蟲大多1年1代或2年3代,成蟲期只有2個(gè)星期左右,也就是說我們所看見飛舞的螢火蟲壽命很短暫,但希望向下延續(xù)。成蟲交配后產(chǎn)卵,卵期大約10至20天,但也有的螢火蟲卵期長達(dá)半年之久,卵在孵化前的幾天內(nèi)開始發(fā)出淡淡的螢光。但是,與其說是卵發(fā)光,不如說是卵內(nèi)的幼蟲發(fā)光器發(fā)光。螢火蟲還沒出世前便先露出個(gè)性的張揚(yáng),它向世界宣告一個(gè)敏捷殘酷的軟體動(dòng)物掠食者的即將到來,它是地球生態(tài)系統(tǒng)食物鏈不可缺失的一環(huán),它的缺失將導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱。幼蟲一出世就要大開殺戮,它到處搜尋蝸牛、蛞蝓及小型昆蟲,雖然不太發(fā)達(dá)的一對側(cè)單眼使它無法看得很清楚,但是超級發(fā)達(dá)的觸角及下顎須上面密布的氣味感受器,使得任何獵物的氣味都休想逃出它的雷達(dá)探測,同時(shí)發(fā)出2.5～4秒的緩慢光脈沖來警告任何試圖冒犯它的敵人。研究發(fā)現(xiàn)幼蟲為何發(fā)出明亮的光而不懼怕掠食者,原因在于螢火蟲的兩個(gè)秘密武器——自身的難聞味道以及粘稠血液的有毒化合物?？炜聪旅娴膱鼍?體會一下武器的致命性:一只笨頭笨腦的掠食者對一只正在搜尋獵物的螢火蟲幼蟲非常感興趣,并試圖攻擊它。螢火蟲幼蟲受到驚擾后,細(xì)長小巧的頭部縮回前胸背板內(nèi),尾部的發(fā)光器發(fā)出明亮的長光脈沖。如果掠食者還不知趣地走開,試圖撕咬并吞食螢火蟲幼蟲,螢火蟲幼蟲粘稠的血液會粘住掠食者的觸角、口及眼睛,難聞的味道及血液中有毒的化合物會使掠食者嘔吐并受傷。這種可怕的經(jīng)歷使捕食者將發(fā)光和難吃緊緊聯(lián)系并烙印在基因中,傳遞給后代。背板內(nèi),尾部的發(fā)光器發(fā)出明亮光脈沖。如果掠食者還不知趣試圖撕咬并吞食螢火蟲幼蟲對于水棲螢火蟲而言,防衛(wèi)更為復(fù)雜有效。作者最新的研究發(fā)現(xiàn),這些水棲的螢火蟲幼蟲面臨著更大的捕食壓力,掠食者不光來自水中,而且來自上岸化蛹時(shí)的陸生掠食者。大自然是公平的,自然選擇及進(jìn)化賦予它們強(qiáng)大的防衛(wèi)武器——可以翻縮的防衛(wèi)腺體。這些“牛角”狀的腺體平常隱藏在體內(nèi),光從外表根本無法看到,只是這些武器的發(fā)射口在身體兩側(cè)隱隱可見。當(dāng)掠食者試圖攻擊的時(shí)候,幼蟲發(fā)光警告,如果警告無效則劍出鞘。這些透明的腺體平常時(shí)候處于真空狀態(tài),漂浮在幼蟲體內(nèi)的血液中,當(dāng)幼蟲一級戒備時(shí),幼蟲身體縮小,血液壓力增大,腺體的發(fā)射口微微張開,腺體內(nèi)合成的揮發(fā)性“松香味”的萜烯類化合物傾瀉而出將掠食者趕走。如果掠食者仍然不識趣繼續(xù)騷擾,血液壓力將幼蟲身體兩側(cè)對稱的10對白色腺體從“眼瞼”狀的開口一一翻出,猶如一具具導(dǎo)彈發(fā)射器,濃烈的難聞氣味會將掠食者輕松趕走。更奇特的在這些牛角狀的腺體表面密布著非常美麗的花朵狀的球形結(jié)構(gòu),這些美麗的球形結(jié)構(gòu)十分危險(xiǎn),難聞的揮發(fā)性有毒化合物就是它們釋放的。借助電子掃描顯微鏡,在7000倍下,我們感嘆大自然的神奇造化。這些球形結(jié)構(gòu)的四周長有猶如花瓣?duì)畹膶ΨQ結(jié)構(gòu),兩瓣,三瓣,四瓣,五瓣,六瓣,化為神奇。目前還不清楚這些球狀結(jié)構(gòu)為什么會有這么多的花瓣結(jié)構(gòu)分化,但皆與防衛(wèi)化合物的合成及釋放有關(guān)系。超薄切片發(fā)現(xiàn)每個(gè)球狀結(jié)構(gòu)連接一個(gè)巨大的分泌細(xì)胞,細(xì)胞內(nèi)具有發(fā)達(dá)的線粒體和密集的管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。推測正是這些細(xì)胞從血液中獲取一些前體化合物并在腺體及球狀結(jié)構(gòu)內(nèi)加工,并通過球狀結(jié)構(gòu)釋放出去。目前發(fā)現(xiàn)一些陸生螢火蟲幼蟲也具有類似的防衛(wèi)腺體結(jié)構(gòu),但皆不如水棲螢火蟲幼蟲運(yùn)用自如。為何大多數(shù)陸生螢火蟲不具有類似的結(jié)構(gòu),而幾乎所有的水棲螢火蟲均具有如此有效復(fù)雜的防衛(wèi)腺體結(jié)構(gòu)?誰也無法給出確切答案,只能推測水棲螢火蟲較陸生螢火蟲的生存環(huán)境更惡劣,在水中生存的螢火蟲幼蟲皮膚柔軟更能有效地翻縮腺體來進(jìn)行防衛(wèi)。相對幼蟲而言,空中飛舞的成蟲看起來不具有攻擊性,非常溫順,但是大多數(shù)人并不知道,它們也不好惹。既然幼蟲和成蟲身上流淌著同樣的血,那么成蟲也就具有毒性,而且很多螢火蟲成蟲具有獨(dú)特的反射性流血行為,這是它們對抗掠食者的有效武器。當(dāng)我們捕捉窗螢、鋸角螢及短角窗螢的雄成蟲時(shí)候,觸及翅膀及前胸背板的時(shí)候,一滴血液會迅速從接觸部位分泌出,粘乎乎的,味道難聞極了。奇特的是,只有接觸的地方才分泌血液。在850～1500倍的掃描電子顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)在前胸背板和翅膀邊緣密布一些圓形的小坑結(jié)構(gòu),這些小坑整齊排列,猶如一排虛線將螢火蟲纏繞保護(hù)。當(dāng)螢火蟲成蟲受到驚擾時(shí),血壓將小坑底部的膜沖破,數(shù)個(gè)小坑內(nèi)匯聚成一滴晶瑩透亮的白色毒液。當(dāng)小型掠食者如螞蟻接觸到白色的粘稠血液后,會不停地用前足清理粘在觸角及嘴巴的螢火蟲血液,根本無暇去攻擊螢火蟲。研究發(fā)現(xiàn)北美的一類螢火蟲血液中含有類似蟾蜍毒素的有毒化合物,推測其他螢火蟲體內(nèi)也利用類似的有毒物質(zhì)進(jìn)行防衛(wèi)。這種有毒的血液和反射性流血行為便構(gòu)成了螢火蟲對付掠食者的有效武器,雖然不能見血封喉,但對付一般的掠食者綽綽有余。但是碰上結(jié)網(wǎng)蜘蛛這樣的強(qiáng)硬對手,螢火蟲無計(jì)可施,蜘蛛似乎對螢火蟲有毒的血液免疫,而且利用第一個(gè)觸網(wǎng)的雄螢發(fā)出的光來吸引更多的雄螢。雄螢以為同伴找到了一個(gè)美人,蜂擁前去搶奪競爭雌螢,結(jié)果紛紛落網(wǎng),成為幕后殺手的美餐。道高一尺,魔高一丈,此話不假。自然進(jìn)化使得螢火蟲得以延續(xù)到現(xiàn)在,并在地球生態(tài)系統(tǒng)基層占有重要一席,它的獨(dú)特有效的御敵之盾矛使得它能躲過掠食者的攻擊,招惹螢火蟲的掠食者大多悻悻而走。然而或許自然沒讓猴子滅絕是個(gè)錯(cuò)誤,這些猴子