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《开讲啦》中国科学院院士、国际生态基因组学领衔科学家康乐:漫天蝗虫的奥秘

CCTV节目官网-CCTV-1 开讲啦 来源:央视网2021年05月22日 15:55 A-A+

即便是到了二十一世纪的今天,蝗灾这个伴随人类上千年的灾害,并未随着科技的发展而消失。蝗灾一旦发生,遮天蔽日,草木皆失。一平方公里的蝗群一天的食物量相当于3.5万人一天的口粮。蝗灾问题不解决,人类的饭碗就难说端得踏实。2019年末以来,全球多地遭遇蝗灾,再次敲响人类警钟。本期《开讲啦》邀请到了中国科学院院士、国际生态基因组学领衔科学家康乐,他将为我们分享蝗灾的成因以及神秘有趣的昆虫世界。

小小的蝗虫为什么会形成恐怖的蝗灾?

全世界有超过1万种蝗虫,但并不是所有的蝗虫都会造成蝗灾。康院士说:“目前大家公认的最危险的蝗虫大概有二十多种,而我国造成蝗灾最严重的,是飞蝗。”在有记载的2000多年历史中,中国发生过800多次大的蝗灾,所过之处黑云压城,寸草不生,一旦发生蝗灾,必定带来百姓的饥荒,社会的动荡。

康院士在现场回忆起自己亲历蝗灾时的场景,依旧心有余悸。“1999年我们在内蒙古调查蝗灾,汽车顺着山坡上山,不一会儿车子就因为车轱辘压死了太多蝗虫,轮胎打滑而不受人的控制,可见蝗灾发生时蝗虫密度之大。”

那么,不过是一只小小的蝗虫,它们到底凭什么能够令人们闻“蝗”失色,成为人类的梦魇?经过长时间的研究,人们发现,零散的蝗虫并不会成灾,只有当蝗虫大范围聚集起来,才会引起灾难。而究竟是什么让它们聚集,很长一段时间里,全世界科学家们都搞不清楚。康院士研究蝗虫不再重复过去科学家们的“老路”,带领团队一步进入蝗虫基因组学的研究,找到了诱惑蝗虫破坏性聚集的“罪魁祸首”——4-乙烯基苯甲醚(4VA)。康院士说:“这种气味化合物只需要4、5只蝗虫聚集就能释放,而且对蝗虫的吸引力极强,我们把人工合成的4VA拿到野外,不管野生蝗虫密度多大,都能给它吸引过来。”

康院士还说:“4VA和它受体的发现将极大地改变防治蝗虫的对策和技术。不仅揭示了蝗虫群居的奥秘,更重要的是使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。未来能够把把人类防治的理念提升到一个新的高度。

研究蝗虫,不仅仅是为了蝗灾

研究蝗虫不仅能够治理蝗灾,更是打开了神秘昆虫世界的大门。康院士在演讲中分享到:“蝗虫一旦从散居变成群居一段时间后,身体就会从绿色转换为黑色,行为也会变得亢奋起来。它们就好像戴了头盔一样,随时准备“作战”,浑身煞气,胃口又大得很,见粮食,草地就吃,似一场狂风暴雨般,全被它们一扫而空!这种散居型蝗虫和群居型蝗虫的互相转变,用现代的词就叫做表型可塑性。”

关于这些现象,几百年来科学家们都束手无策。康院士团队经过多年研究发现,群居型蝗虫行为的亢奋和人类的情绪变化如出一辙,都是依靠多巴胺的分泌。康院士说:“其实人类的很多疾病比如阿尔茨海默病、抑郁症等等都是因为多巴胺或者多巴胺的相关表达在下降,而糖尿病、高血压等疾病,也是表型可塑性在人类身上的体现,如果我们把蝗虫当成一种模型来研究,未来能够为人类的健康做出巨大的贡献”

而蝗虫体色变化的研究,康院士竟然是从他中学时期画画的经历里得到了启发。“红黄蓝三种颜料兑在一起就是黑色,而散居型蝗虫身上的绿色不就是‘黄颜料+蓝颜料’吗?那我再加个红,群居型蝗虫不就变黑了吗”

经过寻找发现,蝗虫取食植物时会摄入类胡萝卜素,在散居型向群居型转变的过程中,β-胡萝卜素结合蛋白与类胡萝卜素相结合就会表达红色。只要给蝗虫群居刺激,背部就会变黑,而腹部过度地表达红色所以变成棕色。康院士的这个发现,就像是捅破了次元壁,在蝗虫身上实现了物理的三原色原理。

现场金句频出,这样爱思考善科普的嘉宾你爱了吗?

小小的蝗虫就有这么多我们未知的奥秘,那么那些经常在我们生活中出现的昆虫,我们真的了解吗?在节目中青年代表准备了一系列的考题向主持人“发难”,而我们的撒老师也没有让大家失望,用错误百出逗笑了全场。幸好有康院士在旁辅助,才顺利过关。如何分辨蜜蜂和蝇子?如何分辨雌雄独角仙?蜘蛛是不是昆虫?面对这些题目,康院士四两拨千斤,风趣地给大家科普了起来:“以后遇到动物,4条腿8条腿的,肯定不是昆虫,蜘蛛8条腿,属于节肢动物;蜜蜂两对翅膀,蝇子一对翅膀,看翅膀就成;雄独角仙有角,雌的没有,而大家很容易弄混的天牛,它的触角是要明显长于身体的。”听院士一席话,大家直呼学到了学到了。

康院士不仅善于科普,面对现场青年人的提问,他更是金句不断。面对现场青年代表的提问,保持好奇心对于科研有多重要?康院士的见解十分出众:“在英文里好奇是just for fun,兴趣是interest,一个比较随便,一个却很严肃,仅凭好奇是做不成科研的,只有经过磨砺把好奇变成兴趣,才能在科研中有所成。”蝗虫身上的特点是否也能运用到仿生学当中?康院士表示:“真正高级的仿生,是功能性的仿生。”怎样激励自己的学生勇坐科研“冷板凳”?康院士说:“因为我选择了这个职业,我喜欢做这个工作。别人眼里的“冷板凳”,也可以是我自己很舒服的沙发。一个科学家要敢于把冷门做热,把热门由于你的突破变成一个冷门。”,而面对现场青年代表的行业内卷等问题,康院士也总能用自己的独特思考为大家解惑。更多精彩,敬请关注本期《开讲啦》!

 播出时间:5月22日  22:30档

 

 






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