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蟑螂就快杀不死了吗?

2020-11-30  自然科学...

它们已演化出对多种毒素耐药性

它们哪怕一个月不进食也能存活

它们在-122℃的环境中也不会死

它们吃纸张胶水皮屑头发照样活

它们哪怕45分钟不呼吸也没问题

它们被砍下脑袋后能活好几小时

它们抗辐射能力可达人类的15倍

2019年7月初公布的一项新研究结果显示,全球最常见昆虫——德国小蠊(一种常见蟑螂)正在演化出对多种杀虫剂的交叉耐药性。在一个持续6个月的研究期中,就算科学家联合运用多种杀虫剂,一些情况下依然不足以削减德国小蠊数量,甚至在一代时间内德国小蠊数量就增加5倍。科学家说,这是之前他们从未意识到的一大挑战——蟑螂对多种杀虫剂的耐药性意味着:使用化学药物杀灭蟑螂将变得几乎不可能。

这项研究进行于美国印第安纳州和伊利诺伊州。科学家测试了不同级别的杀虫剂和杀虫剂组合杀灭蟑螂的效果。他们首先在实验室外采集蟑螂,探寻单品种有效的杀蟑螂药物,但发现用药后蟑螂数量稳定,没有出现明显下降。在使用两种杀虫剂的情况下,蟑螂数量看来更多。在单用其中一种杀虫剂的一项实验中,蟑螂几乎被全部杀灭。但在另一项这样的实验中,10%的蟑螂产生耐药性,最后蟑螂的数量出现增长。存活的蟑螂产生耐药性更强的后代,在一代蟑螂的寿命期内,蟑螂耐药性飙升4~6倍。至于为什么会这样,科学家一时不能确定。

在3个月的繁殖周期中,一只雌蟑螂可产下多达50个后代。就算只有少数蟑螂产生了交叉耐药性,也可能意味着蟑螂群体数量不会减少,甚至会增加。科学家认为,如果光用杀虫剂控制蟑螂不能奏效,就需要并用多种手段才可能有效。但为什么蟑螂这么难被杀死?以美国蟑螂为例,这种杂食性食腐动物是进入人类居住点的最大昆虫之一。它的基因组在所有昆虫中也是最大的之一,仅次于普通蝗虫的基因组大小。美国蟑螂有2万个基因,和人类的基因数相同。蟑螂的一些基因控制着蟑螂体内的排毒系统,这意味着蟑螂吃了有毒的食物后不会得病。更多的基因在帮助蟑螂对抗感染,这意味着蟑螂可存活于肮脏环境中。由于强大的基因序列,蟑螂肢体可以再生。科学家还发现,雌蟑螂无需雄蟑螂为伴也能活得很好。

蟑螂爬进人耳

2019年5月下旬,一段视频在国际互联网上引起关注。视频中,越南一名男子说自己耳朵里有一只虫子,这让他疼痛难忍。医生检查发现,是一只蟑螂爬进了该男子的耳道。视频显示这只蟑螂在该男子耳朵里移动,蟑螂触须不停晃动。可能是由于蟑螂移动,该男子耳朵内出现一道伤痕。医生设法迫使蟑螂从该男子耳道里出来,但蟑螂好像根本不理。接下来,医生尝试用金属棒把蟑螂引出来,但没有成功。医生最终把生理盐水灌进该男子耳朵里,不久后蟑螂就爬了出来。

蟑螂之所以被该男子的耳朵吸引,是因为蟑螂喜欢耳垢的气味。人的耳垢会散发蟑螂喜欢的味道。蟑螂偏好温暖潮湿的小环境,所以人的耳朵对蟑螂来说堪称绝佳栖居地。不过,蟑螂爬进人耳朵所造成的危机在蟑螂死后更严重。昆虫进入人耳通常会造成很大的不适,这是因为昆虫的叮咬。蟑螂爬进人耳给人造成的不适感,肯定会让人抓耳朵,这通常会造成蟑螂死亡。蟑螂身体爆裂后释放的细菌很容易造成感染。此外,昆虫在人耳中“嘶嘶”作响,也会让人非常不安。

黄蜂斩首蟑螂

2018年12月,国际媒体发布了在德国一张餐桌上一只蟑螂被一只黄蜂斩首的视频。视频中,20岁学生塞里尔回到公寓时发现一只蟑螂和一只黄蜂正在餐桌上鏖战。视频开始时,黄蜂趴在背朝天躺着的蟑螂身上,蟑螂腿在空中乱晃。在两者搏斗中,黄蜂咬断了蟑螂的一条腿。蟑螂继续乱踢腿,黄蜂则渐渐去攻击蟑螂头部。蟑螂来不及逃离,脑袋就被黄蜂扯掉。尽管被斩首,蟑螂身子仍在继续蠕动。塞里尔说,这简直像一场角斗赛,黄蜂最终胜出。

最晚在侏罗纪就有

蟑螂似乎根本不怕死,以至于被一些人通俗地称为“小强”。蟑螂属于蜚蠊目,这个目还包括曾经被认为有别于蟑螂的白蚁。至今,全球范围已有超过460类共4600种蟑螂得到描述。蟑螂的科学名称来自于拉丁文“一种避光昆虫”,但这一名称其实在古典拉丁文中也指螳螂。

从19世纪起,就有一种猜测——蟑螂是一个古老的昆虫种群,起源于泥盆纪(大约4.05亿年前)。化石显示,那时的原蟑螂与现代蟑螂有明显区别,就是前者有长长的外产卵器,并且前者还是螳螂和现代蜚蠊科的祖先。由于化石不能保存后翅和口器,原蟑螂与现代蟑螂之间的关系仍存争议。拥有内产卵器的现代蟑螂的最早期化石看来可追溯到白垩纪(1.45亿年前~6600万年前)。最近一项动植物种类史研究表明,蟑螂最晚起源于侏罗纪(公元前1.996亿年~公元前1.455亿年)。

白蚁曾被认为与蟑螂不同目。然而,最近的基因证据强烈表明白蚁直接起源于真蟑螂。这一证据支持了1934年提出的一种猜想,即白蚁与食木蟑螂关系很近。这一猜想原本是基于白蚁(被认为是活化石)的消化道共生鞭毛虫与食木蟑螂之间的相似性。更多证据出现于1965年。当时,有科学家注意到一些白蚁与蟑螂蛹之间的变态相似性。

大多数种类的蟑螂都只有拇指指甲大小,但也有一些个头较大的蟑螂种类。世界上最大的蟑螂是澳大利亚巨型打洞蟑螂,其体长可超过9厘米,体重超过30克。中美洲巨型蟑螂的体长可达9厘米。已知最长蟑螂的体长可达9.7厘米,直径4.5厘米。中南美洲有一种巨型蟑螂的翼展可达18.5厘米,为已知的蟑螂最大翼展。

琥珀中的蟑螂,已有4000万~5000万年历史。

美国小蠊腹部。

蟑螂是广义昆虫,没有多少特殊性适应特征。蟑螂头部较小,身体宽扁,大多数蟑螂的体色为红褐色或暗褐色。蟑螂有大大的复眼、两只单眼和长且灵活的触须。蟑螂的口器位于头部下方,包括广义的上颚、唾液腺和各种触摸及尝味受体。蟑螂身体分成由3个胸节组成的胸部和由10个腹节组成的腹部。蟑螂体表有包含碳酸钙的坚硬外骨骼,它保护内部脏器,并且提供与肌肉的连接。外骨骼上覆盖蜡以斥水。蟑螂翅膀附着在第二和第三胸节上,一对坚硬的前翅像盾牌一样盖在膜状的后翅上起保护作用,后翅只用于飞行。两对翅膀都有纵向和横向的翅脉。

蟑螂的6条腿很结实,每条腿都有基节及5个爪子。蟑螂腿分别与3个胸节连接,每个胸节上各连两条腿。前两条腿最短,后两条腿最长,后腿为蟑螂奔跑提供主要动力。蟑螂腿上的刺曾被认为是感受器官,但蟑螂在沙地和线网上的步态证明这些刺的作用是帮助蟑螂在困难地形上的运动。蟑螂腿的结构已经启发科学家研发出很有效的机器人腿。

蟑螂的每个腹节上都有一对呼吸孔。第10个腹节上有一对尾须、一对尾针、肛门和外生殖器。雄蟑螂的生殖器在繁殖期间分泌精子,雌蟑螂有受精囊存储精子,由产卵器产下卵鞘。

蟑螂也懂集体决策

蟑螂在全球都很常见,它们的栖息范围很广,在热带和亚热带尤其多。蟑螂可耐受极低温,因此在北极也能生存。有些种类的蟑螂在-122℃的环境中也能存活,这是因为它们能产生由丙三醇构成的抗冻剂。北美洲遍布50种蟑螂。澳大利亚有450种蟑螂。但只有4种广泛分布的蟑螂通常被认定为害虫。

许多蟑螂生活在树叶堆里、植被茎秆之间、朽木中、树桩洞里、树皮洞下、圆木堆下面和残骸堆里。有些蟑螂生活在干燥地区,它们无需水源也能生存。有些蟑螂是水生的,生活在水面,能潜水觅食。大多数水生蟑螂用腹部尖头刺穿水面作为通气管,但也有一些水生蟑螂在潜水时胸盾下方携带气泡。还有些蟑螂生活在树冠层,它们有可能属于那里的主要无脊椎动物行列。它们白天很可能躲藏在枯叶缝隙里、鸟巢中或附生植物间,夜间才出来觅食。

德国小蠊。

美国小蠊。

澳大利亚小蠊。

蟑螂是群居性昆虫,为数不多的蟑螂显示出对后代的看护。科学家曾以为蟑螂群居是对环境线索的回应,但现在他们相信蟑螂群居是受信息素影响。一些种类的蟑螂在粪便中分泌信息素,微生物共生体可能参与其中。另一些种类的蟑螂使用位于上颚的腺体分泌信息素。由表皮产生的信息素或许会帮助蟑螂通过气味区分不同的蟑螂种群。这方面的研究仅限于一些蟑螂种类,但已知德国小蠊通过分泌信息素来留下粪便踪迹。其他蟑螂追随这些踪迹去发现食物源和水源,以及发现其他蟑螂的隐藏地。

蟑螂的日常节律也可能受到一套复杂的激素控制,其中只有很少部分被科学证实。2005年,其中一种蛋白质——色素扩散因子被分离出来,并且被发现是蟑螂生物节律的一个重要调节因子。害虫蟑螂很容易适应一系列环境,但它们偏爱建筑物内部的潮湿环境。许多热带蟑螂喜欢更温暖的环境。蟑螂通常都在夜间活动,一见光就逃走。但亚洲蟑螂在这方面例外,它们虽然大多在夜间飞行,却被亮光和浅色表面吸引。

在食物源选择方面,群居性蟑螂展现出集体决策。当足够数量的蟑螂都利用一个食物源时,就向新来的蟑螂发出了一个信号:在这儿待着就好,不用去别处。科学家已经研发了多个数学模型,以解释蟑螂的聚集动力和同种识别。

合作与竞争在蟑螂的集体决策行为中实现了平衡。看来蟑螂只运用两种信息来决定去哪里,即那里有多暗和有多少其他蟑螂在那里。一项采用了有特殊气味、外形大小与蟑螂相似的蟑螂机器人的研究证明,一旦一个地方的蟑螂数量达到一定值,蟑螂就会接受集体决策前往该处躲藏,哪怕这里异常明亮。

当科学家对群居性蟑螂进行群居培养和单独培养时,蟑螂显示出不同行为。在一项研究中,单独培养的蟑螂不大可能离开栖居地去外面探索,进食时间较少,与接触到的同种个体的交互更少,雄蟑螂花在识别对自己有意的雌蟑螂方面的时间更长。由于这些改变在多种环境下都出现,科学家推测这些改变构成一种行为综合征。这些改变可能归因于被隔绝蟑螂个体的代谢即发育速度变慢,也可能归因于一个事实——被隔绝个体未经过训练期,不知道其他个体表现怎样。

马达加斯加鸣叫蟑螂。

蟑螂吃吐司。

一些蟑螂种类会发出嘶嘶声,另一些则发出唧唧声。马达加斯加嘶叫蟑螂通过第四腹节上的呼吸孔发声,包括多种不同的嘶嘶声,例如成年蟑螂和较大的蛹发出的干扰声,以及成年雄蟑螂发出的攻击、求偶和交配声。多种澳大利亚蟑螂通过声音和振动行为来求偶。科学家观察到它们通过迫使气流穿过呼吸孔来制造嘶嘶声和口哨声。潜在配偶在场时,一些蟑螂会以节律性重复方式拍打自己所在表面。声音信号在树栖蟑螂中更常见,尤其是在生活于澳大利亚热带地区低矮植被上的蟑螂中常见。

蟑螂是杂食性动物。例如,美国蟑螂所吃食物范围很广,包括面包、水果、皮革、装订书籍的糨糊淀粉、纸张、胶水、皮屑、头发、死虫子和沾满灰尘的衣服等。许多种蟑螂在其肠道里有共生的原生动物和细菌,后两者能消化纤维素。一些种类的蟑螂的唾液中有纤维素酶。食木蟑螂能依赖结晶纤维素生存,而无需共生微生物。

与其他昆虫一样,蟑螂的呼吸是通过附着在体节(胸节和腹节)上呼吸孔的气管。当蟑螂体内的二氧化碳量足够高时,呼吸孔上的气管打开,二氧化碳呼出,氧进入。气管系统重复分叉,其中最细的气管把空气直接输送到每个细胞,从而发生气体交换。虽然蟑螂不像脊椎动物那样有肺,但蟑螂在自己的脑袋被移除后仍然能呼吸。对一些最大个头的蟑螂来说,身体肌肉组织在脑袋被除掉后可能会节律性收缩,迫使气体进出呼吸孔。这被认为是呼吸的一种形式。

有人害怕也有人喜欢

蟑螂使用信息素吸引配偶,雄蟑螂展开求偶仪式,例如做姿态和鸣叫。与许多昆虫一样,蟑螂在交配过程中背对背,交配时间可能很长。一些种类的蟑螂繁殖无需雄性。有些雌蟑螂被观察到会在自己腹尾携带卵囊。德国小蠊在被称为卵鞘的卵囊中装载30~40只长而细的卵,并在卵孵化前抛下卵鞘。但德国小蠊偶尔也有胎生的情况。刚孵化的蟑螂是亮白色的蛹,蛹充气,在大约4小时内变硬变暗。蟑螂在孵化阶段和蜕皮阶段的白色曾让一些科学家声称有白化的蟑螂。蟑螂从卵到成虫要经过3~4个月。已知野生蟑螂寿命最长达1年以上。一只雌蟑螂一生可产下8只卵鞘。如果条件合适,一只雌蟑螂可产生后代300~400只甚至更多。有时候,一只雌蟑螂只需怀孕一次就能在一生中产卵。雌蟑螂通常把卵产在自己所在表面的缝隙中,或者在卵孵化前一直携带卵。卵胎生蟑螂则把卵存储在体内直到孵化,存储过程中可以有卵囊也可以没有。

刚刚蜕皮的蟑螂。

携带卵鞘的雌蟑螂。

利用蟑螂进行的科学实验。

蟑螂只有不完全变形,即蟑螂的蛹和成虫相似,只是蛹的翅膀和繁殖器官尚未发育。蟑螂发育缓慢,发育过程持续几个月到超过一年。在实验室里,蟑螂寿命可达4年。

蟑螂在昆虫界是最坚韧物种之一。一些种类的蟑螂哪怕一个月不进食也能存活,就算只能吃到信封上邮票下面的胶水也能活。有些蟑螂45分钟不呼吸也行。在实验室里,日本蟑螂的蛹在零下几十摄氏度冬眠而不会死。对多种蟑螂的砍头实验发现,蟑螂的多种行为在蟑螂被砍头后依然保留,包括避免冲击和逃跑等。不过,除了蟑螂外还有许多种昆虫被砍头后不死。那些有关蟑螂在被砍头后也能活很久的说法,看来都站不住脚。被砍下的蟑螂脑袋能够存活、摇动触须多个小时,在冷冻后给予养分的情况下会活得更久。

蟑螂抗辐射能力是人类的6~15倍。但与果蝇等昆虫相比,这算不得什么。蟑螂抗辐射能力强于人类,可能归因于细胞周期。细胞在分裂期间抗辐射能力最差。蟑螂蜕皮一次,细胞只分裂一次,小蟑螂每周最多只蜕皮一次。由于并非所有蟑螂同时蜕皮,因此许多蟑螂不会受到一次射线暴影响,但放射性沉降物的延时性仍可能伤及蟑螂。

因为容易饲养,又不容易死,而且个头大容易观察,蟑螂一直在实验室中被用作昆虫模型,尤其是在神经生物学、生殖生物学和社会行为学领域。蟑螂可被用于认知、性信息素、空间定向、进攻性、动作节律、生物钟和行为生态学等研究项目。2014年一项研究表明,由于进化性反感,人类对蟑螂的害怕甚于对蚊子的害怕。

与人类有关的蟑螂大约只有30种,在所有蟑螂种类中占比很小。但这些入侵人类居住地的蟑螂既吃人的食物,又吃人类宠物的食物,还留下难闻的气味。它们还在体表携带病原体并传给人,在医院里蟑螂的害处更大。蟑螂可致人过敏。引发过敏反应的蛋白质之一是原肌球蛋白,它与哮喘有关。美国芝加哥大约六成哮喘患者对蟑螂过敏原过敏。这种情况在全球相似。正因为蟑螂很长时间没有食物也活得下来,所以你家里不见蟑螂影子并不证明你家里没有蟑螂。在一项检测中,不见蟑螂出没的家庭中48%都在家里灰尘中被检出蟑螂过敏原。

人们想出了许多办法来控制很难控制的蟑螂。小苏打等家用化合物被用于除蟑螂,但并无效果。月桂、猫薄荷、薄荷、黄瓜和大蒜被用于除蟑螂,但效果也不一定好。包含氟蚁腙、氟虫腈和硼酸粉的毒饵对蟑螂成虫有效,杀蟑螂卵的毒饵也有效。包含溴氰菊酯或除虫菊酯的杀虫剂对杀蟑螂效果很好。在新加坡和马来西亚,出租车司机把香兰叶放在车中驱逐蟑螂。

在对蟑螂的生物控制方面,没有几种寄生虫或天敌有效。一种寄生性黄蜂会叮蟑螂胸部的神经节,暂时麻痹蟑螂,然后叮入蟑螂脑袋。黄蜂用颚部夹住蟑螂触须,吸食血淋巴,然后把蟑螂拖进洞里,在蟑螂身上产卵。黄蜂幼虫以被制服的活蟑螂为食。另一种有潜力控制蟑螂的黄蜂会攻击蟑螂的卵鞘,产一枚卵到卵鞘内。科学家正在研发大规模培养这些黄蜂的技术,希望把它们作为控制蟑螂的利器。

可放一只深缸子,缸壁必须光滑,缸内装食物,缸外有卡片或树枝做的斜坡靠在缸上,连接缸口。把缸子放在蟑螂出没的地方。缸里盛放2.5厘米深、走了气的啤酒(蟑螂很喜欢这种啤酒),把进入缸里的蟑螂淹死。这种办法对付美国蟑螂效果很好,但对付德国小蠊效果要差些。

虽然很多人厌恶蟑螂,但是蟑螂在全球一些地方被当成一种美食。尽管家中的害虫蟑螂肮脏无比,实验室饲养的蟑螂却很干净,可以被制作成高营养食物。在墨西哥和泰国,人们去除蟑螂脑袋和腿,对余下部分进行煮、炒、烤、晒。在一些国家,传统医药中蟑螂是一味药:用油锅把蟑螂炸两次,再把蟑螂磨粉做成药丸,治疗胃病、心脏病和肝病。

事实上,在古代蟑螂就入药了。据古希腊文献记载,蟑螂可用来治疗多种疾病。20世纪初的一份美国文献中说:“蟑螂茶被用来治疗破伤风。我不知道一杯蟑螂茶中有多少只蟑螂,但我发现新奥尔良人对这种疗法笃信不疑。人们还把用煮过的蟑螂做的药膏涂在伤处。人们也用蒜烤蟑螂来治疗消化不良。

多种蟑螂被饲养作为吃昆虫的宠物的食物。一些种类的蟑螂被作为宠物养,其中最常见的是马达加斯加巨型嘶叫蟑螂。蟑螂还被用于太空测试。俄罗斯科学家曾把一只雌蟑螂送进太空,结果它在太空产子。这也是地球动物首次太空生子。

怎样自然摆脱蟑螂

如果你家里出现蟑螂,你可能首先会想到拿一瓶灭蟑剂。但这不仅会让你的家人接触有毒化学物质,而且可能起不到杀蟑螂效果。杀蟑剂正变得无能为力,蟑螂正变得无可战胜。怎么办?天然办法试试看。你可能该做的首先是不让蟑螂进入你家。

清洁,清洁,再清洁。正如对付家中其他大多数害虫一样,一分预防胜过十分补救。怎么预防?保证你家里非常干净,不留任何食物或残渣,尤其是不能有油腻之处,包括灶台和地面。

堵住任何缝隙,不给蟑螂入室的任何机会。这可能会很费功夫,但非常值得费力。

修理任何漏水。蟑螂喜欢水和潮湿,这就是你家洗涤槽下面容易出现蟑螂的原因。蟑螂几个月不吃东西可能也不会死,但只要几天没有水蟑螂就会死。注意,如果你家里有盆栽植物,请不要过分浇水。

制作天然诱饵。把硼酸和蔗糖粉末按3比1的比例混合。蔗糖诱捕蟑螂,硼酸杀死蟑螂。虽然硼酸对人和对宠物无毒,但硼酸有刺激性,不能让小孩接触。把硼酸、蔗糖混合物喷洒在冰箱、炉子、洗碗槽、水槽下面,橱柜和餐室的缝隙中也要喷。

如果你家中蟑螂太多,你自己搞不定,那就请专业人员来处理。他们可能会用硅藻土(一种软沉积岩)而不是化学杀虫剂来杀死蟑螂。

保持屋内凉爽。美国蟑螂是美国纽约市内最常见蟑螂,这些冷血昆虫会随着夏季升温而活跃起来,甚至飞起来。所以,让你的室温低些有助于控制蟑螂。

洒肥皂水。把肥皂水喷在蟑螂身上可杀死蟑螂,因为蟑螂透过皮肤呼吸,肥皂水会让蟑螂窒息。当然也可以直接踩死你看见的蟑螂,还可以把肥皂水洒在蟑螂出没的地方。(撰文 刘声远 责任编辑 程辉)

文章来源微信公众号:自然科学探索发现

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