還記得2020年初那場(chǎng)全球蝗災(zāi)嗎？在人類激戰(zhàn)疫情之初，一場(chǎng)由沙漠蝗引起的蝗災(zāi)悄然從東非渡過(guò)紅海，進(jìn)入歐洲和亞洲，到達(dá)巴基斯坦和印度。其千里之行給途徑國(guó)家?guī)?lái)饑餓恐慌，并讓許多人擔(dān)心壓境蝗蟲是否會(huì)威脅我國(guó)糧食安全。

依托于熱帶和亞熱帶沙漠生境的沙漠蝗不會(huì)給我國(guó)帶來(lái)危害，但其“親戚"—飛蝗在我國(guó)歷造成許多民不聊生的災(zāi)害。成群飛蝗馬拉松式的長(zhǎng)距離遷飛是造成蝗災(zāi)爆發(fā)的主要原因；但散居型飛蝗卻很少這么干，它們更青睞短途旅行。飛蝗為何會(huì)根據(jù)種群密度調(diào)整飛行對(duì)策呢？

在2022年1月4日發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》的一項(xiàng)研究中，中國(guó)科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院康樂(lè)院士團(tuán)隊(duì)解釋了飛蝗“欲速則不達(dá)"的飛行奧秘，為動(dòng)物的飛行適應(yīng)策略研究提供了新的視角。

研究發(fā)現(xiàn)，蝗蟲飛行肌中的能量代謝過(guò)程的差異是群居型和散居型飛蝗飛行特征和能力分化的主要原因。相較于群居型飛蝗，散居型飛蝗無(wú)論是在靜息狀態(tài)下還是在飛行過(guò)程中，均表現(xiàn)出較高的能量代謝模式。進(jìn)一步的能量代謝相關(guān)基因表達(dá)分析、呼吸代謝檢測(cè)、RNA干擾及藥理學(xué)功能驗(yàn)證表明，散居型飛蝗飛行肌高能量代謝模式提供了較多的飛行所需能量，但在飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生更多的活性氧，從而造成氧化壓力積累并抑制其長(zhǎng)距離飛行能力。相反，群居型飛蝗相對(duì)較低的能量代謝使其在長(zhǎng)時(shí)間飛行過(guò)程中能夠保持較少的活性氧產(chǎn)生，從而維持飛行肌的氧化壓力平衡。通過(guò)改變飛蝗種群密度，他們發(fā)現(xiàn)兩型飛蝗的飛行特點(diǎn)、飛行肌能量代謝相關(guān)基因的表達(dá)以及飛行過(guò)程中活性氧的產(chǎn)生，能夠向相反的方向改變。這充分地說(shuō)明蝗蟲成長(zhǎng)過(guò)程中經(jīng)歷的種群密度塑造了這種飛行特征。

近些年動(dòng)物的異常遷飛（徙）給人類社會(huì)帶來(lái)了很多未知和風(fēng)險(xiǎn)，而人類對(duì)支配這些異常復(fù)雜行為背后的呼吸代謝能量學(xué)機(jī)理研究卻很少。易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司作為SSI呼吸代謝技術(shù)中國(guó)專業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，提供全齡動(dòng)物靜息、活動(dòng)、飛行、繁殖等行為狀態(tài)以及環(huán)境模擬和野外條件下的高精度能量代謝監(jiān)測(cè)定制技術(shù)方案，助力于地球動(dòng)物與人類在生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康領(lǐng)域的創(chuàng)新型科學(xué)研究。

部分前沿研究案例如下：

1.English, S.G., Sandoval-Herrera, N.I., Bishop, C.A. et al. Neonicotinoid pesticides exert metabolic effects on avian pollinators. Sci Rep 11, 2914 (2021).

2.Freeman, M.T., Czenze, Z.J., Schoeman, K. et al. Extreme hyperthermia tolerance in the world’s most abundant wild bird. Sci Rep 10, 13098 (2020).

3.Gutiérrez, J.S., Sabat, P., Casta?eda, L.E. et al. Oxidative status and metabolic profile in a long-lived bird preparing for extreme endurance migration. Sci Rep 9, 17616 (2019).

4.Mcguire L P , Jonasson K A , Guglielmo C G . Bats on a Budget: Torpor-Assisted Migration Saves Time and Energy[J]. Plos One, 2014, 9.

5.Mcwilliams S , Pierce B , Wittenzellner A , et al. The energy savings-oxidative cost trade- off for migratory birds during endurance flight[J]. eLife Sciences, 2020, 9.

6.Pe?a-Villalobos, I., Casanova-Maldonado, I., Lois, P. et al. Costs of exploratory behavior: the energy trade-off hypothesis and the allocation model tested under caloric restriction. Sci Rep 10, 4156 (2020).

7.Thompson M L , Nomakwezi M , Bennett N C , et al. Solar Radiation during Rewarming from Torpor in Elephant Shrews: Supplementation or Substitution of Endogenous Heat Production?[J]. PLoS ONE, 2015, 10(4):e0120442-.

8.Youngblood J P , Vandenbrooks J M , Babarinde O , et al. Oxygen supply limits the heat tolerance of locusts during the first instar only[J]. Journal of Insect Physiology, 2020.

9.【中國(guó)科學(xué)報(bào)】飛蝗飛行奧秘獲揭示：群居“馬拉松"散居“百米賽"