研究追踪飞蛾用触角闻气味时的想法

想象一只追踪气味的动物，你可能会想象出一只鼻子贴着地面的猎犬。但是飞蛾在空中飞舞很可能也在寻找线索。像飞蛾这样的传粉昆虫追踪气味寻找食物——不是用鼻子，而是用触角。

在一项新的研究中，研究人员绘制了一幅山蛾气味的功能地图，追踪了从触角到山蛾大脑特定区域的过程。使用一个风洞钙成像，以及80种不同的气味根据2月27日发表在该杂志上的研究，研究人员在山蛾的自然环境中发现了化合物，研究人员绘制了山蛾如何区分气味以找到安全的进食或产卵的地方细胞的报道．

“授粉是昆虫的一项重要服务，我们吃的许多水果都依赖于它。特别是在污染加剧、昆虫数量减少的时期，了解保证这种服务的线索可能是有益的，”德国耶拿马克斯·普朗克化学生态研究所的第一作者Sonja Bisch-Knaden说。众所周知，飞蛾以烟草和其他类似茄的植物为食，这些植物部分依赖于昆虫授粉，也以其他各种花为食，如龙舌兰。

为了弄清楚飞蛾对空气中遇到的气味是如何反应的，Bisch-Knaden和同事们首先转向了大脑中负责处理气味的部分。

人类和其他哺乳动物的大脑结构叫做嗅球．我们鼻子里的细胞探测气味，并将有关气味的信息发送给嗅球进行处理。在传粉昆虫中，触角探测气味并将气味信息发送到称为触角叶的大脑结构中进行处理。哺乳动物的嗅球和昆虫的触角叶都有类似的结构，由许多称为肾小球的神经亚单位组成。

Bisch-Knaden和她的同事们首先将雌性飞蛾暴露在它们自然栖息地中发现的80种不同的气味中。对于每一种气味，研究小组都使用体内钙成像来追踪气味在飞蛾触角叶中的位置。研究人员总共确定了23个由气味激活的肾小球。

一旦研究人员有了80种气味在飞蛾大脑中处理的功能地图，他们就可以进行行为研究，看看这些气味对飞蛾意味着什么。一种气味是否意味着一种可以食用的植物或一个安全的产卵地点?

Bisch-Knaden说:“为了研究气味引导行为，我们需要一种气流将气味羽流带到动物身上。”“此外，风会促使飞蛾扇动翅膀一到两分钟(它们需要这样做来热身)，然后逆风飞行。”

每次风洞测试都包括一张浸在溶剂中的对照纸或一滴稀释了气味的测试纸。研究人员记录了蛾子何时在有气味的纸前盘旋，蛾子是否用喙(管状口器)接触纸张，以及它们尝试品尝纸张的时间。研究人员还注意到，当蛾子用脚抓住纸并弯曲腹部时，这是蛾子产卵时的姿势。

在每个风洞实验中，研究人员可以交叉参考他们的触角叶功能图，以及蛾对气味的反应。他们发现，飞蛾有不同的肾小球簇与进食行为有关，也有不同的肾小球簇与产卵行为有关。

Bisch-Knaden说:“接下来，我们想测试不同蛾类的‘喂养肾小球’和‘产卵肾小球’的位置是否保守。”

她补充说:“研究蜜蜂的大脑激活模式也非常有趣，因为蜜蜂虽然白天活动，严重依赖视觉线索来寻找花朵，但也可以利用花的气味来导航。”