昆虫的化学防御

1、公选课趣味昆虫考核论文昆虫的化学防御2010 年 5 月 7 日摘要：大自然中所有的生物都遵循着“适者生存”的原则。从遥远的古生代，昆虫就已经出现在地球上了 ，并成为了今天地球生命中的佼佼者。为了适应多变 的自然环境，现代昆虫已形成多种防御机制，并且成功、有效地使其避开了天敌 的侵害。文章主要对昆虫外分泌物及其应用等作了一些探讨。关键词：昆虫；化学防御；分泌物：应用昆虫是世界上最大的生物类群，据统计其种类多于106,个体数量超过1018, 占整个动物数量的90%。其在杂菌丛生的条件下进化和发展了各种防御机制， 土 要包括体内和体外的防御机制，体外防御主要是昆虫向体外释放化学物质进行防 御。一、

2、昆虫的化学防御的定义昆虫的化学防御就是有些昆虫当受到惊扰或遇到天敌伤害时，就放出气体或 臭味使天敌避开，或者用毒针螯刺天敌的防御行为。例如，步甲（步行虫）在紧 急情况下从肛门连续发射炮弹一一多种化学物质： 过氧化氢、醌、酶等反应产生 的高温液态毒液，把强大的敌人轰的屁滚尿流。也许爱玩虫的人们都领教过它的 厉害，因而给它起了个绰号，叫放屁虫。俗话说：“捅了马蜂窝，定要挨蜂蜇”。 马蜂蛰人，名不虚传。即使是一些不知名的马蜂，自卫的本能和警惕性也很高， 只要侵犯了它们的生存利益，担任警戒任务的马蜂，会立即向你袭来。一旦被一 只马蜂蜇了，就会很快遭到成群马蜂的围攻。 这是因为马蜂蜇人时，蜇针与报警 信

3、息素会同时留在人的皮肤里。人被蜇后的最初反应是捕打，信息素的气味便借 助打蜂时的挥舞动作扩散到空气中，其他马蜂闻到这种气味后，即刻处于激怒的 骚动状态，并能迅速而有效地组织攻击。通过对马蜂释放的报警信息素的提取化验，已知道其主要成分属于醋酸戊脂，有香蕉油气味。因此，一旦被马蜂蜇后， 可用5%的氨水或含碱性物质擦洗，有止痛消肿的作用，这是使酸碱中和的结果。二、昆虫体外化学防御物质昆虫体外化学防御物质又称防御性外分泌物，是一种含有多种成分的混合 物，主要是由外分泌腺分泌。昆虫的防卫分泌物包括多种化合物，每种的防卫分 泌物常含有属于不同类别的混合物。从化学上把这些物质分成羧酸、醇、醛、酮、 酯、酚、

4、苯醌、碳氢化合物、甾类化合物及其它杂环化合物。分泌物组成成份随 其防御对象而改变，如劲隐翅虫亚科中的BlecliusSpect幽ilis 和B. arenalius , 当对象为 Ea耐g labidurajparia 、蚁 catagJyphis bicolor、溜蝇属蝇“ spe car 出call分泌物分解为临甲基苯醌、1 一癸烯酰、辛酸、十一碳烯酸、十一环内 酯，分解比例是种一种专一，利用自然捕食证明其不同比例对防御具有专一性。 分泌物毒性越大，则分泌量越大，毒性小，则分泌量小。如叶甲 chrysochus 即为 此类。此外，分泌物也受季节和生活环境影响。一般认为昆虫分泌物质是经腺体中

5、内源性酶合成， 也有人认为昆虫分泌物为 细菌或真菌合成。 但目前的研究大多认为这种防御物质是从外源获得， 主要是运 用其食物成分来合成， 特别是鞘翅目中的昆虫， 如柳十二叶甲幼虫利用柳树中的 酚糖合成水杨酸、苯甲醛、苯乙醇胺等，释放出的强心甾类，也是从其取食的马 利筋和夹竹桃中获得的， 而且实验证明如果其取食植物不含此类物质， 则其防御 性分泌物中也不含此类物质。 昆虫的防御产物除了从外源获得并通过一定舷梯释 放，还有一些节肢动物利用消化产物的肠道排出物或唾液腺的产物作为有用的防 御分泌物质，猎蝽(Plat聊eris Iadmantl璐)对其捕食者喷射一种物质，使他们不动， 这种分泌物为含有胰

6、蛋白朊、 透明质酸和磷酸脂酶等多酶的唾液。 昆虫 唾液分泌物有时也可能被用做“胶状物”，缠绕捕食者，如白蚁、锯蝇幼虫蛋白 质状类唾液阻止蚂蚁聚集或缠绕小型无脊椎动物。三、避免自体中毒的适应性 昆虫在演化过程中发展了多样的化学防卫物质， 虽然大多数防卫物质的生物 合成途径仍不清楚， 但多种防卫物的存在本身说明在防卫腺体中存在着许多独特 的代谢途径， 而且这种代谢特征是伴随腺体形态特化， 这种特化保证了产生的潜 在毒性化合物与敏感的组织隔离开来。 分泌腺产物通常是储存在不能渗透的表皮 贮存器中。这些表皮腺是体壁的内陷， 它使身体的敏感组织与防御腺体可能产生 的毒素避免了接触。 外分泌腺本身可能也用

7、表皮小器官裹住， 其中有毒的产物可 能在与生活细胞隔离的情况下合成。 如拟步甲从粉糖苷产生醌， 粉糖苷首先转化 为无毒的氢醌， 这在一个内室中发生， 氢醌随后被转移到一个泡状小表皮器官包 围的反应室， 一部分氢醌通过多酚氧化酶被氧化为邻一苯醌， 其混合物被转移到 一个更远离隔开的分泌单位， 一中血蛋白过氧化物酶氧化剩余的氢醌。 这种形态 上的隔离作用保证了有高度反应性的对苯醌不与腺体细胞中的蛋白质起作用。 许 多半翅目产生的高度反应的不饱和醛也在很好隔离的表皮室中产生， 而其可能的 前体乙酸酯主要存在于血腔的侧腺中。昆虫常暴露在它自身分泌的高浓度的毒素之中， 而这些毒素在分泌以后可通 过气孔或

8、体壁再穿透进去。 显然它们的产生者具有一定的解毒机制去应付， 但目 前对昆虫解除自己防御化合物的途径了解的很少。少数几种节肢动物对HC的解毒机制被研究过，斑蛾在组织损伤后释放的 HC是通过硫氰酸酶而转变成相对无 毒的硫氰酸，分泌苯酚的缘蝽用酪氨酸酚溶酶来解毒。四、化学防御物质的应用随着有机分析技术的发展， 昆虫外分泌物， 尤其是防卫性外分泌物的化学研 究，在近40年间繁荣起来，这为它在分类上的应用奠定了基础。般地说，性信 息素是较低水平的， 在许多情况下是种的鉴别特征； 而防卫性外分泌物是较高水 平的分类特征分类特征， 在多数情况下适于科、 属级水平的分类应用。 如在属级 水平上，下列属的成员

9、都含有特异性分布的防卫分泌物，大黑蚁属的马索内酯， 拟步甲属Ac出啪的2, 3二甲基一 1, 4-苯醌等。外分泌物作为分类特征，也以 解决一些形态不易区分的分类地位问题， 如印度蜜蜂 Apisindica 是独立的种， 还 是意大利蜜蜂Aimel娅em勺一个亚种，通过工蜂大颚腺分泌物研究表明，前者缺 少后者都有的一庚酮，支持不同种的划分。黄胸散白蚁R烈culite n nes n删pels(Ko nar)和R. sat one璐is(Fevtaud)兵蚁的分泌物不同，根据其成分不同可 以继续进行分类到亚种。一些昆虫分泌物已经证明是昆虫净化环境， 杀灭细菌的重要产物， 且对人类 多种疾病有疗效。

10、 据报道， 家蝇能分泌尿囊素， 它由家蝇体内的尿酸经尿酸酶作 用形成，尿囊素是医治皮肤伤口恶性化脓的消毒剂。 尿囊素对多种植物病原菌动 物病原菌有不同程度的抑菌作用。昆虫在演化过程中发展了多样的化学防卫物 质，虽然大多数防卫物质的生物合成途径仍不清楚， 但多种防卫物的存在本身说 明在防卫腺体中存在着许多独特的代谢途径， 而且这种代谢特征是伴随腺体形态 特化，这种特化保证了产生的潜在毒性化合物与敏感的组织隔离开来 . 很多蜂类 毒液已被证明对人类多种疾病有效， 蜂毒注射液的生产标志着蜂毒开发已进入商 品阶段，其他类药品也将投入生产。另外，如紫胶虫、白蜡虫分泌的蜡质已被军 工业广泛应用；蚕类分泌的丝类物质被工业应用等等。五、对昆虫化学防御的评论昆虫的化学防御， 一方面， 对昆虫自身来说， 由于适者生存劣者淘汰的自然 法则，其自身长期进化发展形成了化学防御，是其得以生存的保障。另一方面， 对人类来说， 随着人类科学技术的进步与发展， 越来越多的昆虫分泌物将为人类 所熟知，在生化、药理及治疗