这是一种愤世嫉俗的黄蜂，其幼虫最近被发现诱导植物生长，称为虫瘿，其酸度水平类似于柠檬。Credit: Antoine Guiguet
据美国物理学家组织网（by Adrienne Berard, Pennsylvania State University）：俗话说，“当生活给你柠檬时，把它变成半透明的小球，让你的孩子在里面成长。”至少，这是一种叫做愤世嫉俗的黄蜂的小昆虫的说法，它的幼虫最近被发现诱导植物生长，称为虫瘿，其酸度水平类似于柠檬。
“这令人兴奋，因为它代表了一种新的防御系统，一种我们以前从未见过的系统，”宾夕法尼亚州立大学的昆虫学家Antoine Guiguet说，他是今天(3月1日)在《生物学快报》上发表的一篇关于这一发现的论文的第一作者。
几十年来，人们已经知道，大多数愤世嫉俗的黄蜂物种将化学物质注入树叶，诱导橡树在其幼虫周围产生保护性的虫瘿——或生长物——以确保其发育后代的安全。虫瘿在昆虫幼虫发育期间为其提供住所和食物，并具有抵御天敌的防御功能。虫瘿最终从树上落下，黄蜂幼虫吃出一条路，留下小球在森林地面分解。
所有这些工作都需要化学，直到最近，在胆汁中发现的主要防御化合物是积累在胆汁表面的丹宁酸，防止可能以胆汁为食的食草动物的损害。事实上，橡树皮中的单宁含量非常高，当压碎并浸泡在水中时，它们会产生一种深棕色的液体，形成一种持久墨水的基础——这种墨水曾被用于撰写美国独立宣言、宪法和权利法案。
“这太令人着迷了，因为这是一种动物利用化学物质迫使植物服从它的命令，”宾夕法尼亚州立大学昆虫学教授、该研究的合著者约翰·图克尔说。“这真的是寄生操纵。昆虫让植物制造它需要的确切食物，这解释了为什么虫瘿进化的营养假说，但毫无疑问，它必须与防御方面结合起来，因为如果你有一个好的食物来源，其他东西就会想吃它。”
在他们的研究中，研究人员揭示了半透明橡树胆汁中宿主植物化学的一种潜在的新操纵方式，即黄蜂将正在发育的胆汁内部的pH值降低到猪笼草所用的酸度水平。
在他们的研究中，研究人员揭示了半透明橡树胆汁中宿主植物化学的一种潜在的新操纵方式，即黄蜂将正在发育的胆汁内部的pH值降低到猪笼草所用的酸度水平。Credit: Antoine Guiguet
“我们知道这么低的pH值在植物中很少见，”图克说。“我们测量的pH值接近猪笼草内部的酸性，这与柠檬差不多。我们假设这个的作用是防御。任何想钻入其中的生物都会被酸性环境吓退。”
研究人员检查了半透明橡树胆汁的有机酸含量，并使用质谱分析技术将其与水果和其他胆汁进行了比较，质谱分析技术是一种用于研究化学物质的分析技术。他们发现苹果酸，一种在苹果中含量特别高的酸，占虫瘿中检测到的有机酸的66%。苹果酸的浓度是其他虫瘿的两倍，也是苹果的两倍。他们还发现，胆汁的pH值在2到3之间，是植物组织中pH值最低的。
“苹果酸是细胞新陈代谢的基本成分，所以它存在于橡树中，存在于所有植物和动物细胞中，只是浓度很低，”Guiguet说。“令人惊讶的是，这种黄蜂能够诱导其在植物细胞的储存室中积累，称为液泡。”
pH值低于3，半透明的橡树胆汁是迄今为止测量到的最酸性的植物组织之一。他解释说，在这一发现之前，已知只有柑橘类水果组织具有这种极端酸性
研究人员推测，黄蜂可能发展出酸性虫瘿，作为在大多数其他橡树虫瘿中观察到的单宁积累的替代策略。他们说，像单宁一样，低pH值会降低昆虫蛋白质消化的效率，因为毛虫的后肠是高度碱性的。
但与丹宁酸不同，酸性环境也可能被证明对寄生蜂有效，寄生蜂是犬齿小蜂的主要敌人，因为它可能会降解雌性寄生蜂用来将卵插入胆汁的针状器官的组织。
“犬齿胡蜂诱发虫瘿的分子机制仍然是个谜，”Guiguet说。"现在，我们证明它们进化出了改变pH值的能力，从而增加了这个谜。"
