 《三思科学》电子杂志
2002年第7期 总第13期
2002年7月1日
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CO-EVOLUTION 植物与昆虫
 九歌
笔者在本刊往期的《动物的食性》一文中专门讨论过狭食性问题，这种现象在昆虫中非常普遍，其中还有不少种类的昆虫是专食性的。我们许多人在小时候可能喂过蚕，住在大城市的人们想要得到桑叶往往要走很远的路到郊区才可能如愿，因此出现想将其它树叶喂蚕的想法是很自然的，可是那些个蚕宁可饿死也不吃其它的树叶。科学家发现将从桑叶中提取的蚕桑醇喷在某些树叶上则这种树叶就能为蚕所接受，看来不同的植物中不同的特定物质是以该植物为寄主的昆虫所认可的。另外，在没有人干预的情况下，在那些人迹罕至的地方，你会发现一株植物，生活于其上的昆虫无论怎么摧残它的寄主，一般那个寄主都不会死去，过了一段时间它们又会长出茂盛的叶来。昆虫昆虫与它们寄主的这种关系当然不是在短期内形成的，这使得科学家们对植物与昆虫或动物共同进化的问题产生了浓厚的兴趣，且近年来，这种关注的程度越来越强。
CO-EVOLUTION是这样一种过程：植物通过大量的繁殖来抵御昆虫的啮食，并且它们逐步地适应着这种啮食，通过大量繁殖可能会产生一些变异种来摆脱昆虫的蹂躏，昆虫适应着植物的变化，从而也产生出新的适应种来。
植物在生长的过程会产生并非自身必需的“次生代谢物质”，这些物质唯一的功能是对付昆虫的入侵。目前科学家已经弄清楚这种次生代谢物质的形成过程及生物意义。首先是植物体在代谢过程中产生主要的生物化学物质，我们称之为初生代谢物质，在这一代谢过程中还产生出一些副产品来，通常可以看做是代谢的废弃物，这就是次生代谢物质。这些物质会出现在植物的某些部位，特别是昆虫啮食的部位。那么我们如何来确定某种代谢物质是次生的呢？这里我们可以通过如下的特征来确定：
1. 植物代谢中的非重要产物；
2. 这些物质从发生上看没有规则，有些植物有，有的没有；
3. 相同或相似的次生代谢物往往产生在亲缘关系上较近的植物上；
4. 次生代谢物的产生需要消耗大量的能量；
5. 次生代谢物对动物或昆虫具一定的毒害作用。
由第一条和第二条来看，通常会让我们觉得次生代谢物质是不重要的产物，但这是一种错觉。经研究研究表明，次生代谢物质对动物或昆虫的作用或反作用使得植物和动物特别是昆虫在自然条件下才得以共同进化。
看到这里我们可能会产生一个疑问，既然次生代谢物质是为了抵御昆虫的入侵的，那么为什么又说植物与昆虫之间是通过这种物质共同进化的呢？下面我们来讨论一下这个问题。
当这种橄榄油虫过盛时会造成寄主大面积死亡
首先来看看自然控制方面，当某种植物大面积生长时，昆虫的数量会非常多，因为昆虫所获的自然信息为“有足够的食物供我们生长繁殖，我们的后代不缺食物”，于是出现大量的昆虫，后果便是这种植物面积迅速减少以至几乎灭绝的程度，经过若干世代适应这种植物的昆虫不能一下子适应别的植物，因此它们便会在该种植物大量减少时随之大量减少。当昆虫减少后，植物又得以大量生长繁殖，接下来，昆虫又开始增多……经过若干周期此种植物和昆虫事实上经过了各自的进化过程，而这一进化恰恰是在相互的作用下完成的。
另外植物可能会产生出一些突变型来，事实上亚种就是个典型。在突变型中新的不同的次生代谢物质对昆虫有着很强的杀伤力。这些突变型与正常型混杂在一起，前者的数量理论上说是极少的。由于摆脱了入侵，它们在缓慢而稳定地聚集着，而昆虫则继续在正常型中生存，它们已经开始能区别哪些的有害的。当突变型达到一定数量且正常型在自然控制的作用下周期性大面积减少时，那些昆虫的雌成虫会在两种型的叶上产卵，幼虫出来后大量的会被毒毙，但也会有极少量的适应突变型出现。当正常型遭到灭顶之灾后，原来的正常昆虫型也会随之消失，有毒型植物和专吃有毒型的昆虫则继续得以生存，由于对于昆虫来说实际上并不存在毒害，所以也就无所谓“有毒”了。从这里我们不难看出植物和昆虫的共同进化。
两种不同的昆虫共同一个寄主
这里需要强调说明的一点是，植物和昆虫突变率并不是同步的。我们知道，突变率通常是以世代来计算的，昆虫完成一个世代通常比植物要短得多。比方说水稻一年可能会有两个世代，一个世代至少是几个月，而以这种有两个世代的水稻为食的二化螟一年可以是五个世代。由此我们不难看出，昆虫的突变率显然比植物高许多，因此在正常的情况下，昆虫完全能抵御植物的突变所带来的毒害，即由于昆虫突变率高于植物，从而保证了昆虫能有更多的机会去适应植物的变化。
以上就是植物与昆虫通过植物产生次生代谢物质在事实上共同进化（CO-EVOLUTION）的主要过程。
三思科学杂志2002年第4期：动物的食性 
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