信息素

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信息素(pheromone)又稱外激素,同種個體之間相互作用的化學物質,能影響彼此的行為、習性、乃至發育和生理活動。信息素由體內腺體製造,直接排出散發到體外,信息素依靠空氣、水等傳導媒介傳給其他個體。從低等動物到高等哺乳動物都有信息素。信息素靠外環境傳遞。生物異種之間相互作用的化學物質叫做種間信息素或異種信息素。昆蟲之間的異種信息素有利己素、利他素、信號素等。

信息素主要有性信息素、聚集信息素、告警信息素、示蹤信息素、標記信息素等。  

目錄

性信息素

同種某一性別,在性成熟後,發放微量物質用以招引同種異性個體尋味前來交配的信息素。從無脊椎動物到高等脊椎動物中,有不少動物具有性信息素的化學通訊本領。蠶醇就是較好的例子。

家蠶雌蛾在羽化後不久,腹部末端伸出兩個金黃色的半球狀突起,叫引誘腺(香腺)。這一對腺體鼓出像半圓形氣泡。在高倍電子顯微鏡下,可看到腺體上有許多微小毛狀突起,突起內是表皮的孔道,從組織學上觀察到腺體由分泌細胞組成。家蠶的性信息素是蠶醇,蠶醇溶於脂類物質,經過微絨毛上的質膜,傳遞到外表皮上孔道而散放於空氣中。

雄蠶蛾接受雌性信息素的化學感受器是觸角。雄蛾觸角呈羽狀構造,觸角主幹上每一側著生36個羽支,每一羽支上兩側生有許多絨毛嗅覺毛),在高倍電子顯微鏡下,嗅覺毛有一些小孔。嗅覺毛內充滿液體,包裹了兩個神經細胞的樹狀突,嗅覺毛下有兩個神經感受細胞,當雌蛾的香腺散發出許多性信息素——蠶醇時,雄蛾不斷揮動觸角,儘力振翅,飛到雌蛾旁邊,進行交配活動。

如果將雌蛾的香腺摘除或用其他方法使其失去功能時,雄蛾就不會尋找這類手術後的雌蛾。

用一根微電極插入雄蛾觸角嗅寬毛的感受細胞附近,當空氣中有蠶醇分子時,就記錄到雄蠶蛾的電位活動,空氣中蠶醇濃度達到10-4微克時,每秒就發1、2次神經脈衝,當蠶醇濃度達到1微克時,雄蛾觸角電位脈衝數更為頻繁。空氣中約200個蠶醇分子,就足以使雄蠶蛾起反應。

雌蠶蛾不僅有雌醇存在,能引誘雄蛾來交配,而且雌蠶蛾還能分泌出蠶醛,能使正在交配的雄蛾行為安定下來。  

聚集信息素

也叫集合信息素。動物依靠分泌物招引同種其他個體前來一起棲息,共同取食,攻擊異種對象,從而形成種群聚集。這種分泌物叫做聚集信息素。有多種低等動物常常聚集生活在一起,高等動物聚集在一起是否存在聚集信息素尚在探索中;但在昆蟲已發現一些聚集在一起的同種昆蟲能分泌出一類聚集信息素,用來召喚同類。

聚集信息素的活性較高,如折翅蠊的成蟲對0.2奈克聚集信息素起反應,一齡幼蟲對0.4奈克起反應。其有效距離,在老熟幼蟲對成蟲約40毫米,一齡幼蟲對成蟲是10毫米。聚集信息素象性信息素一樣,釋放聚集信息素的叫做釋放者,接受信息素的叫做接受者或觸發者,聚集信息素能在同一性別或異性,同齡或異齡之間傳遞信息,對該種內個體的發育行為產生明顯的影響,群聚性昆蟲的行為和習性較為特殊。白蟻、蜜蜂螞蟻等昆蟲組成幾十萬隻個體共同生活的群體,聚集信息素在群體生活中起主要作用。  

告警信息素

告警信息素又稱警報信息素,當該種某一個體受到敵害攻擊侵擾時,它能發出一種特殊的化學信號物質,使同伴得到信號以後,引起警覺或逃避。蚜蟲受到敵害侵襲時,從腹管中放出微量化學物質,警告同伴離開。蜜蜂、螞蟻等群體生活的昆蟲都有較多的告警信息素。蜜蜂的告警信息素由大顎腺產生的2-庚酮和螫腺產生的異戊基乙酸酯混合組成。當外敵侵害蜂巢時,執勤工蜂一齊向外敵進攻,直到外敵消除方才安靜下來。

告警信息素的反應範圍大致是1立方毫米中有107~1012分子的告警物質,就引起同類的警戒,甚至少到100個分子也能起相應的反應,1隻螞蟻體內含有100~700微克的告警物質。有效告警信息傳遞半徑是1~10毫米,在2秒鐘內從告警發出者擴散到被告警者,在8~50秒鐘內信息素氣味就會消失。有的告警信息素除起報警作用外,有的兼有毒殺麻痹作用,例如螞蟻在攻擊敵害時,所分泌的蟻酸就有麻痹作用。  

示蹤信息素

合群性昆蟲的行動常常是集群的行動。特別是那些失去翅的合群性昆蟲或幼蟲期的行動,在它所爬過的路上常常留下信息素,以示其行動的蹤跡,使同伴追蹤尋跡而來告知它的同伴,「由此前行」,當它們發現新的食物源或新巢域時,同伴們尋蹤依跡而至。火蟻在尋找道路時,它的尾部末端的刺針常常沿著地面,這就是釋放示蹤信息素的方法。蟻類示蹤物質的來源器官主要是後腸、毒腺、達夫氏腺。白蟻的示蹤物質來源器官是腹部下方第4、5腹節間的腹板腺。當白蟻在地面行走時,估計1毫米長的道路,釋放出0.01微克的示蹤信息素。示蹤信息素在道路上存留時間約100秒,然後逐漸消失。  

標誌信息素

有些動物生活在一定領域中,或接觸過一些物質後常留下一種特殊的標記物質,某種特殊氣味,藉以告知同種其他同性個體,排斥它們進入該處保持其領域不受同類中同性個體的侵犯,使它們不在該處棲息,不交配,不產卵等。

雌的蘋果實蠅與櫻桃實蠅產卵在果實上以後,在果實上遺留下一種高度穩定的、有極性的、水溶性的物質。雖然這種化合物不驅逐其他雌雄蠅,但能抑制其他雌蠅產卵於這一果實上。

純蛺蝶,雄蝶產生一種標誌信息素,在交配時能傳到雌蝶的外生殖器上,這種信息素非常持久。其氣味能「驅逐」其他雄蝶再來交配。

總之,動物的信息素是動物生存和生活的一種有效的化學通信物質,能引起動物發育和行為的變化,如集群、驅逐、忌避、招引、交配等。動物發散信息素腺體的發育,信息素量的微小和化學感受器(包括嗅覺器)的發達,以及行為上的配合與適應,對適應複雜多變的環境起了很大的作用。人們也可模擬和合成信息素以防治害蟲。

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