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德國蟑螂體有「異香」,用便便找朋友

蟑螂實在是非常惹人討厭,而在眾多蟑螂中,尤以德國蟑螂Blattella germanica)最惹人厭煩。不過,雖然名為德國蟑螂,牠其實原產於北非,是居家蟑螂中體型最小的一種(體長約為 1.1 到 1.6 公分)。

德國蟑螂

雖然德國蟑螂不怎麼會飛,但牠卻是蟑螂裡面最會生的。德國蟑螂一年可發生三、四代,產生兩萬顆卵。研究發現,德國蟑螂過著群聚生活,和其他蟑螂接觸可以加速若蟲的發育與性成熟。而且,群聚生活以幫助牠們更容易找到配偶與躲避敵人。有意思的是,德國蟑螂的性費洛蒙並不具有揮發性,一定要靠著以觸角接觸後,才能辨認出對方以完成終身大事。那麼,蟑螂們是如何在孵化後找到彼此的呢?

讀者可能會猜,是費洛蒙(pheromone)。過去的研究發現,費洛蒙的確在這方面有一些角色。蟑螂的表皮以及唾腺會分泌物質,這些物質對於蟑螂的群聚行為會產生影響:表皮所分泌的碳氫化合物會讓牠們想要聚在一起,而唾腺分泌的物質卻會使牠們四散(分散費洛蒙)。不過,除了蟑螂自己分泌的物質以外,最近的研究發現,蟑螂的便便裡面的化合物所發出的氣味,也可以幫牠們找到彼此,而且這便便的氣味主要來自於腸內菌

蟑螂交配

存在在蟑螂便便裡的化合物有超過150種,包括了由直腸腺(rectal pads)所分泌的費洛蒙,與約有 57 個小分子的羧酸VCA,volatile carboxylic acids)等等。由於在其他的昆蟲中(如果蠅與蝗蟲)都可以觀察到腸內菌會影響到費洛蒙的產生,來自北卡(North Carolina State University)的研究團隊想了解腸內菌對於蟑螂的群聚行為是否有影響。

沒蟑螂緣的無菌蟑螂

研究團隊發現,無菌的蟑螂便便裡,這些 VCA 有 31 個完全消失或只剩下不到一半的量,而這些裡面又有 15 種濃度相差了 20 倍。只有三個化合物在無菌蟑螂的便便裡含量高於控制組;而無菌蟑螂的便便完全無法吸引蟑螂(一齡與五齡若蟲)們。

這代表了,在無菌蟑螂便便中消失或大量減少的化合物,才是吸引蟑螂們的關鍵所在。於是研究團隊將在無菌便便中含量變得最低的六個化合物(包括 3-甲基丁酸 3-methylbutanoic acid、戊酸 pentanoic acid、琥珀酸 butanedioic acid、苯甲酸 benzoic acid、苯乙酸 phenylacetic acid與3-苯基丙酸 3-phenylpropanoic acid)配成藥劑進行測試。

結果發現,蟑螂們對於這個藥劑非常感興趣。當研究團隊把蟑螂的腸內菌個別接種回去無菌蟑螂肚子裡的時候,其他的蟑螂就開始對這些便便有興趣了;而且當他們把其中六種細菌混合後接種回去,蟑螂們的反應更好!不過若與有全套的腸內菌的「原味」便便來比較,若蟲們更愛「原味」便便囉!

這些細菌是哪六種呢?它們包括了腸球菌屬的 Enterococcus avium、魏斯氏菌屬的 Weissella cibaria、綠膿桿菌屬的 Pseudomonas japonica 與 P. monteilii、還有鮑氏不動桿菌屬的 Acinetobacter pittii 等。其中,只要接種了腸球菌屬的 E. avium 以後,若蟲們就會開始被便便的氣味吸引了。

過去使用甜味餌誘捕蟑螂,已經造成現在的蟑螂演化成變得比較不愛甜味;或許未來可以從這些 VCA 中找出好的組合,來取代甜味餌作為捕食蟑螂的藥劑喔!

參考文獻:

  1.  Ayako Wada-Katsumata et. al., 2015. Gut bacteria mediate aggregation in the German cockroach. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi: 10.1073/pnas.1504031112
  2.  朱耀沂著。2009。朱耀沂之蟑螂博物學。ISBN 9789862162651。
  3.  Ayako Wada-Katsumata, Jules Silverman, Coby Schal. 2013. Changes in Taste Neurons Support the Emergence of an Adaptive Behavior in Cockroaches. Science. 340(6135):972-975 DOI: 10.1126/science.1234854

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心其他單位需經同意始可轉載


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