财讯：中国科学家蝗灾追凶16年找到蝗灾真凶绿色防控成为可能-财新资讯网

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即使到了21世纪的今天，也很难想象，蝗灾这一古老且肆虐人类的千年以上的灾害，还没有随着人类社会的进步、科学技术的高度发达而消失。

今年以来，世界上遭遇了许多蝗灾，再次敲响了人类的警钟:东非70年来遭受最严重蝗灾的南亚国家印度遭受蝗灾袭击，一些城市进入警戒状态，蝗灾肆虐中国云南，许多黄脊竹蝗灾造成人类

蝗虫是手指那么大的小虫子，看起来人畜无害，为什么一旦变成群体就会变成灾害呢？人们感到困惑，一度认为蝗虫袭来是天灾。找不到蝗虫受害的原因，很难说人类的饭碗很坚固。

中国科学院院士、中国科学院动物研究所康乐研究员带队持续跟踪研究16年，终于发现了蝗虫群成灾的奥秘。 8月12日，这一重大科学发现在国际顶级学术期刊《自然》上发表。

一平方公里的蝗虫群一天吃3.5万人的粮食

当蝗虫铺天盖地袭来时，带来了遮天蔽日的景象，路过的草不留。因此，蝗灾被视为与干旱、洪涝灾害齐名的我国三大自然灾害，造成了严重的农业和经济损失。

其中，沙漠蝗虫、蝗虫两种蝗虫灾害被认为是人类的首要生物灾害之一。

康乐告诉中青报中青网记者，蝗虫是世界上分布最广泛的蝗虫，是非洲、亚洲、中东、澳大利亚的主要农业害虫。根据我国2000多年的历史记录，大规模的蝗虫灾害发生了800多次。与蝗虫不同，沙漠蝗虫只分布在非洲、中东、南欧和南亚，但危害记载可以追溯到5000多年前。

即使在今天，这种危害仍在继续。中国科学院动物研究所研究员戈峰说，几乎平均每五年世界上就会发生一次蝗虫灾害。

年至6月，沙漠蝗虫的暴发从非洲之角到伊朗南部和印巴边境，扩展到20多个国家和地区。根据联合国粮农组织的评估，沙漠蝗灾波及地区26万公顷以上，规模25年一次，1平方公里的蝗虫群一天可以吃3.5万人的粮食，沿途1190万人的粮食供应直接受到威胁。

戈峰说，近年来，俄罗斯、北美和南美也遭到了当地蝗虫的袭击。全球范围内，蝗虫灾害仍对农业、经济和环境构成严重威胁。

百年没有解决科学难题

蝗灾与人类快速发展的历史相伴已久，但对蝗灾成因的科学认识不足一百年。

1921年，被称为蝗虫学之父的国际著名昆虫学家尤华洛夫发现，蝗虫之所以会成为灾害，是因为它能从低密度散居型转变为高密度群居型，并因其对蝗虫研究的杰出贡献而被英国王室授予爵士乐称号。

白了、散居型蝗虫由于密度低，被认为不会发生飞来，是无害的，一旦群居型蝗虫形成，发生蝗虫灾害的可能性就很高。

那么，分散的蝗虫是如何形成蝗虫群的，在其中起重要作用的是什么？

近80年来，科学家对此提出了食物、繁殖地、性成熟、群集新闻素、气候等假说。但是，什么因素起着最重要的作用，其中的奥秘和机制是什么？谁也说不清楚。

直到20世纪70年代，科学家们才认识到集体新闻素可能是蝗虫聚集的最重要因素。

之后，经过50多年几代科学家的努力，有几个被认为是蝗虫群发新闻素的化合物，这些新闻素被命名为蝗虫醇、蝗虫酚等。

但是，这些化合物中没有一个符合群发新闻素所有标准，特别是没有野外种群验证的证据。康乐称，例如在实验室有效，但在野外进行种群验证时无效，也有对雌蝗虫有效，但对雄蝗虫无效的。

收集蝗虫成灾的真凶到底是谁？中国科学家踏上了追赶凶恶的道路。

经过16年发现了真凶

2004年，康乐率领科研小组开始了蝗虫型变异基因表达调控和表观遗传调控的分子机制研究。 16年过去了，他们终于发现了引诱蝗虫破坏性集群的重要化学物质4-乙烯基苯甲醚(以下简称4va )。

这是一种释放量低但生物活性非常高的化合物。康乐告诉记者，科研小组通过分解群居型蝗虫和散居型蝗虫的体表和粪便挥发物，在35种化合物中发现了它。

有趣的是，这种化学物质无论是群居型蝗虫还是散居型蝗虫、雌性蝗虫、雄性蝗虫、蝗虫幼虫还是蝗虫成虫都具有很强的吸引力，种群密度随着蝗虫种群密度的变化而增加。

康乐队还发现，只要4~5只散居蝗虫聚集，就会产生并释放这种群发新闻素，促进巨大蝗虫群的形成。

这表示诱发阈值很低。康乐说。换句话说，在野外，小范围的蝗虫聚集可能就能释放出4va。而且，越来越多的蝗虫参加，扩大蝗虫队伍。

当然，这是实验室的结果。科学家需要在自然环境中进一步验证。

科研人员将含4va的引诱芯安排在田间，室外草原双选和引诱实验表明，4va对实验室种群在室外具有较强的吸引力。

并且，他们在蝗虫野外发生区的天津北大港直接配置了诱芯，在大范围的区块实验中，再次说明了4va不仅可以吸引野外种群，也不受自然环境中蝗虫背景密度的影响。

至此，康乐队评估，蝗虫群的真凶之一为4va。

康乐从化学降解、行为验证、神经电生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除、野外验证等多个层面，全面、充分地鉴定和验证了蝗虫群居新闻素，发现并确立了4va为蝗虫群体聚集新闻素，但过去

该成果副本在审阅时，3位《自然》杂志的审阅者对副本进行了评价。其中两名匿名审稿人认为，该研究聚焦于令人印象深刻、高科技深入的研究极具吸引力的生物学问题，在该行业取得了重要进展。

一位透明的审稿人在国际知名神经生物学家、美国科学院院士、美国洛克菲勒大学教授莱斯利·沃斯厅，审稿意见中指出，这一事业令人兴奋，并确定发现了一群长期以来寻找的蝗虫正在收集新闻的分子。我无条件支持，这位杰出的员工必须毫无延误地在《自然》杂志上发表。

蝗虫灾害的绿色防控成为可能

长期以来，人们对蝗虫灾害的防治一直依赖于化学杀虫剂的大规模喷洒。康乐发布会结束后，在接受记者采访时，此次研究不仅揭示了蝗虫群居的奥秘，还使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。

4va来源于蝗虫吃的植物，研究发现人工合成非常容易，价格低廉。康乐说，利用人工合成的新闻素，可以在田间长时间监测蝗虫种群的动态，提供预报服务。设计可以诱集蝗虫，在诱集带集中采用化学农药和生物制剂消灭，大幅减少化学农药的采用。也可以根据4va的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫的聚集。

他说，科学家在蝗虫的数百个嗅觉受体中，发现了4va的特异性受体，利用基因技术将该受体敲除后，失去了4va对蝗虫的吸引力和蝗虫对4va的响应行为。

这表明，这种突变体可以培养并长时间释放到野外，有可能在重灾区建立无法群居的蝗虫种群。这样，在野外维持一定数量的蝗虫，同时达到可持续控制的目的，将环境保护和害虫控制有机地结合起来。康乐说，4va及其受体的发现将极大地改变蝗虫的防治对策和技术。

这是中国科学家对国际昆虫学和蝗虫防治做出的巨大贡献。联合国粮食及农业组织植物生产保护司司长夏敬源专门为这一成果发送了贺信。他说，这是经过50年的漫长探索，科学家首次真正确认了蝗虫的群集新元素。 4va的发现将大大提高蝗虫灾害的预测和控制水平，为人们开发新的蝗虫灾害控制方法提供重要线索。

简单梳理表明，人类对蝗虫群成灾的认识，迄今为止经历了几个重要突破:第一个是尤万洛夫提出的著名的蝗虫型变理论，该理论提出后，世界上约有10种最具危险性的蝗虫发现了型变现象。第二个重要突破是由英国科学家辛普森率领的队伍，是20世纪90年代建立的沙漠蝗虫群居型和散居型行为判别模型和生理学特征。第三个重要突破是康乐院士团队从2004年开始开展的蝗虫型变异基因表达调控和表观遗传调控机制的分子机制研究，在此基础上，该团队揭示了目前蝗虫群聚集新闻素、蝗虫群聚集的奥秘。

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