一只绿色的独居蝗虫（左）落在黑色/棕色的群居蝗虫的旁边。
根据发表在eLife杂志上的一项新研究，中国科学院动物研究所的科学家们发现了蝗虫通过改变身体颜色来适应不同环境的分子机制。bioRxiv首次报道了这一发现，揭示了蝗虫体内一种新的“调色板效应”机制：一种红色素复合物充当开关，协调了蝗虫的体色。
身体颜色的变化对于许多动物在不断变化的环境中适应和生存是非常重要的。在东亚飞蝗中，独居的小群体蝗虫通常呈现绿色，而群居的大群体蝗虫则呈现出明显的黑色/棕色。但是这些颜色变化背后的分子机制是未知的。
“独居蝗虫的绿色可能是黄色和蓝色色素的组合，有助于它们在植物中伪装，使其免受捕食者的侵害，在这项的研究中，我们想知道群居蝗虫的黑色/棕色是否是在绿色背景中加入某种单独的色素后形成的。”通讯作者、中国科学院动物研究所的康乐教授说。
为了做到这一点，康乐和他的团队研究了群居蝗虫和单独饲养或在拥挤的环境中饲养的独居蝗虫。通过遗传分析首先发现，这两种类型的蝗虫体内一种叫做βCBP的蛋白质含量不同，这种蛋白质在色彩过渡中起着关键作用。研究人员发现，当群居的蝗虫成熟时，它们皮肤上的黑色会随着βCBP水平增加直接增加，而独居蝗虫的βCBP蛋白质含量则保持不变。
在蝗虫的皮肤中，βCBP会与红色素——β-胡萝卜素(β-carotene)结合并增加其含量。通过研究这个分子的活动，研究人员发现群居蝗虫的β-carotene含量比独居蝗虫高出近三分之一，这表明βCBP以及相关β-carotene的水平直接关系到群居蝗虫的黑色/棕色体色。
研究人员接下来评估了βCBP-β-carotene蛋白质复合体在蝗虫由独居变为群居时体色变化中的作用。他们用含有β-carotene的食物喂养独居蝗虫，并将它们饲养在拥挤的环境中，结果发现βCBP的水平显著增加，几乎一半的蝗虫完全变成了黑色/棕色，而其余蝗虫的皮肤上则出现了类似于群居蝗虫着色的黑色区域。阻止该蛋白质的作用逆转了这一效果，会使蝗虫的颜色从黑色变为绿色。
“这表明，由βCBP-β-carotene蛋白质复合体引起的蝗虫体色的改变，是对种群密度的一种适应性反应，它为群居蝗虫提供了一种警示性的颜色，虽然使它们暴露在环境中，但也能让它们更好地识别同类，形成庞大的种群，并对捕食者发出警告。”康教授解释道。
“总之，我们证明了东亚飞蝗的黑色/棕色体色是由蛋白质复合体中的红色素形成的。接下来我们想研究其他根据周围环境改变颜色的昆虫是否也进化出了类似的机制。”康教授说道。
编译：花花 审稿：alone 责编：张梦
期刊来源：eLife
原文链接：https://phys.org/news/2019-01-locusts-colours.html
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