昆虫或许也能光合作用

长江

昆虫或许也能光合作用

来源:新快报　　发表时间：2012-08-20 11:01

据新华社电 在人们印象中，光合作用总是与植物联系在一起，但英国期刊《科学报道》登载的一份报告说，法国研究人员发现蚜虫或许也能从光线中获取能量，这是首次有证据显示昆虫体内可能也存在光合作用。

此前有研究发现，蚜虫是已知唯一能自己合成类胡萝卜素的动物。植物的类胡萝卜素会像叶绿素那样进行光合作用，在动物体内则有帮助调节免疫系统等功能，但蚜虫以外的其他动物需从食物中获取类胡萝卜素。

研究人员提纯了蚜虫体内的类胡萝卜素，确认它具有吸收光能量的功能。综合这些线索，研究人员认为蚜虫或许也能进行光合作用，直接从光线中获取能量。

但研究人员也承认，目前的新发现只是提出了一种可能，需要更多的研究来确认蚜虫究竟是否能进行光合作用，如能确认将是对光合作用所适用范围的重要突破。

邓文龙

作者：Alain Robichon 来源：《科学报告》

发布时间：2012-8-23 15:21:42

研究找到昆虫光合作用首个证据
蚜虫或具有一套基本的阳光捕获体系




能够捕获阳光中的能量的色素在豌豆蚜的代谢中扮演了一个重要角色。

图片来源：SIMON FRASER/SCIENCE PHOTO LIBRARY

蚜虫的生物学特性真是太奇特了——雌蚜虫生下来就可以繁殖而无需雄性，而雄蚜虫有时候竟然没有长嘴，致使它们在交配后不久便会死去。而上周公布的一项研究成果又为它们的特异功能名单添加了惊人的一笔：它们竟然也能够捕获阳光，并按照代谢的目的使用这些能量。

蚜虫是动物世界中唯一具有合成色素——类胡萝卜素——本领的成员。很多动物依赖这种色素完成一系列功能，例如保持一个健康的免疫系统，或合成某些维生素，然而所有其他动物必须通过它们的食物来获得这种色素。法国索菲亚科技园的昆虫学家Alain Robichon和同事在《科学报告》杂志上指出，在蚜虫中，这种色素能够吸收来自太阳的能量，并将其转化为参与能量生产的细胞机制。

尽管这在动物界是前所未有的，但这种能力在其他的王国中却很普遍。植物和藻类，还有某些真菌及细菌也能够合成类胡萝卜素，并且在所有这些生物体中，这种色素形成了光合作用的一部分。

自从2010年发现线索表明蚜虫体内高水平的类胡萝卜素是“自产自销”的以来，Robichon和他的研究团队便开始着手调查，这种昆虫为什么要合成这种“昂贵”的代谢化学物质。

类胡萝卜素决定了蚜虫的色素沉着，而一只蚜虫的颜色又决定了能够看见它的捕食者的种类。Robichon实验室中的蚜虫颜色受到了环境的影响——寒冷有利于绿色蚜虫，最佳的条件会使蚜虫的身体变为橙色，而当种群很大且面对有限的资源时，蚜虫便会呈现出白色。

当研究人员测量了蚜虫体内的ATP（三磷酸腺苷，所有生物体中能量转移的“通货”）水平后，结果令人震撼。与几乎没有这种色素的白蚜虫相比，具有高水平类胡萝卜素的绿蚜虫体内携带了更多的ATP。此外，当把橙色蚜虫——拥有中间数量的类胡萝卜素——放置到阳光下时，其ATP生成将会增加，而当将其转移到黑暗中时，其ATP含量便会下降。

研究人员于是将橙色蚜虫碾碎并提纯了它们的类胡萝卜素，进而证明这些提取物能够吸收阳光并传递这种能量。

这项研究的作者之一、索菲亚研究所的另一位昆虫学家Maria Capovilla强调，在科学家确认蚜虫真的能够进行光合作用之前还需要进行更多的工作，但是这些发现显然抛出了这种可能性。

胡萝卜素分子在动物体内的排列方式也进一步证明了这种假设。这种色素在昆虫角质层的深处形成了一个0到40微米的薄层，从而使其位于捕捉太阳光的一个完美的位置上。

美国康涅狄格州西汉文市耶鲁大学的昆虫遗传学家Nancy Moran最早发现了蚜虫具有与类胡萝卜素合成有关的基因，她指出这里依然有许多没有被回答的问题。Moran说：“能量生产对蚜虫而言似乎是个最小的问题——它们的食物承载了太多的糖，其中的大部分都是没有用的。”

这便引出了一个问题，蚜虫为什么还要进行光合作用。但Capovilla推断，一个电池一样的备份或许能够在环境压力面前为昆虫提供帮助，例如当它们迁徙到一株新的宿主植物上时。

蚜虫又称蜜虫、腻虫等，多属于同翅目蚜科，为刺吸式口器的害虫，常群集于叶片、嫩茎、花蕾、顶芽等部位，刺吸汁液，使叶片皱缩、卷曲、畸形，严重时引起枝叶枯萎甚至整株死亡。蚜虫分泌的蜜露还会诱发煤污病、病毒病并招来蚂蚁危害等。（赵路）

更多阅读

《科学报告》发表论文摘要（英文）：

http://www.nature.com/srep/2012/ ... full/srep00579.html

长江

动物能进行光合作用？生态专家：蚜虫迁移对植物危害更大

2012-08-24 05:54:44 　　

龙虎网讯 金陵晚报记者报道 光合作用一向被认为是植物的专利，然而近期英国期刊《科学报道》登载的一份报告说，法国研究人员发现蚜虫或许也能从光线中获取能量，这是首次有证据显示昆虫体内可能也存在光合作用。

江苏省绿保生态生物研究所所长王长军表示，蚜虫也能进行光合作用还需要更多的实验来表明，但是一旦它们可以从光线中获取能量进行光合作用的话，那么对植物的危害就更大。

一生下来就拥有生育能力

在生物世界中，蚜虫是非常奇特的，它的繁殖力很强，一年能繁殖10～30个世代，世代重叠现象突出。雌性蚜虫一生下来就能够生育，而且有的蚜虫甚至不需要雄性就可以怀孕，如果人类以蚜虫的速度繁殖后代，则一个女人一天生下的婴儿可以坐满一个网球场。

除此以外，它还有一个独特之处，就是它们体内含有高水平的类胡萝卜素，而许多生物都依靠这些色素实现各种各样的功能，比如说保持一个健康的免疫系统和制造某些维他命，其它的动物则必须通过它们的饮食获得维他命。而法国索菲亚科技园中索菲亚阿格罗生物技术研究所（Sophia Agrobiotech Institute）的昆虫学者阿兰·罗比臣和其同事们发现，其体内的类胡萝卜素都是自产的。

蚜虫也能进行光合作用

自从专家们发现蚜虫具有高水平制造类萝卜素的能力后，罗比臣和他的团队着手调查为什么这种昆虫制造出新陈代谢所需要的珍贵化学物质。类胡萝卜素控制着蚜虫的颜色，而且蚜虫的颜色决定了能够观察到它的捕食者种类。

罗比臣实验室中的蚜虫颜色受到周围环境条件的影响，寒冷环境下出现绿色蚜虫、最适宜的条件下出现橙色蚜虫，而白色蚜虫是在种群数量巨大而且面临资源限制的时候出现。

三磷酸腺苷（ATP）可谓是所有生命中能量传递的货币，当研究人员测量蚜虫的水平时，出现了惊人的结果，绿色蚜虫含有高水平的类胡萝卜素，明显比白色蚜虫产生更多的ATP，白色蚜虫中几乎缺乏这些色素。此外当含有中等水平类胡萝卜素的橙色蚜虫被放置在灯光下时，ATP产量会增加，而且当它被移动到黑暗的地方时就会下降。

研究人员继续碾碎了橙色的蚜虫并且提纯了它们的类胡萝卜素，展示了正是这些提取物能够吸收光线并且传递这种能量。于是专家们抛出了蚜虫也能进行光合作用的观点。

专家：蚜虫迁移或有备用电池

江苏省绿保生态生物研究所所长王长军说，从目前的研究结果来看，蚜虫也能进行光合作用还是一种实验假设， 还需要更多的实验数据来证明，这其中有很多未解之谜，比如蚜虫通过光合作用制造能源究竟为什么，蚜虫的饮食含有过度的糖分，本身这些大部分的糖分它们都无法使用，那么它们为什么要进行光合作用？

王长军说，蚜虫是危害性很大的昆虫，在以往的实验中，他们发现蚜虫会主动抑制植物光合作用的过程，比如，它们会排出一种粘粘的胶质物，堵住植物的叶孔，以小麦为例，被蚜虫侵害过的小麦，其植株中的叶绿素的含量要下降0.2%。

王长军说，如果有更多的实验结果显示，蚜虫能够进行光合作用的话，那么防治蚜虫就更需要值得关注，它们在从一株新的宿主植物转移向另外的宿主植物时，应对环境压力时，就有“备用电池”的帮助，这也使得它们的生存能力更加强悍。金陵晚报记者 王君 报道