2020年8月31日訊/生物谷BIOON/---在冠狀病毒之外，許多國家正在應(yīng)對**種危險的瘟疫。自2019年底以來，大群沙漠蝗蟲（Schistocerca gregaria）一直在東非、中東和亞洲西南部吞噬農(nóng)作物。這是一些地區(qū)70年來*嚴(yán)重的蝗蟲危機(jī)。
沙漠蝗蟲的激增與異常的暴雨和阿拉伯半島上的熱帶氣旋有關(guān)，已經(jīng)在肯尼亞、埃塞俄比亞、索馬里、也門和印度產(chǎn)生了毀滅性的蝗蟲群，還有更多國家受到威脅。根據(jù)聯(lián)合國糧食農(nóng)業(yè)組織（FAO）的數(shù)據(jù)，至少有2000萬人面臨失去糧食供應(yīng)和生計的風(fēng)險。蝗蟲群通常包含40億至80億只蝗蟲，**可以吃掉相當(dāng)于至少350萬人的食量。
受影響國家的政府和研究組織正在努力控制這些蝗蟲，采取的手段主要是從飛機(jī)上噴灑農(nóng)藥。但這似乎是一場失敗的戰(zhàn)斗。蝗蟲群是在****被處理的：只有在稱為跳蟲（hopper）的幼蟲聚集起來飛行之后才會被處理。
不過，科學(xué)家們正在取得進(jìn)展。他們開始了解蝗蟲是如何交流的；一些人已經(jīng)利用來自其他疫情的數(shù)據(jù)設(shè)計工具來預(yù)測下一次蝗災(zāi)爆發(fā)的時間和地點(diǎn)。他們呼吁提供更多實時數(shù)據(jù)，以便為農(nóng)業(yè)政策提供信息。
所有這些都是至關(guān)重要的工作，但只是**步。同樣重要的是需要測試、改進(jìn)并*終根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)采取行動。這些研究結(jié)果必須轉(zhuǎn)化為可用于對抗沙漠蝗蟲的實際行動。
化學(xué)吸引
一個長期存在的謎團(tuán)是，是什么原因?qū)е禄认x周期性地聚集在一起，形成遮天蔽日的蝗蟲群。在一項新的研究中，來自中國科學(xué)院動物研究所、中國科學(xué)院大學(xué)、中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院和河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員報告了一個答案：他們鑒定出一種由遷移性蝗蟲東亞飛蝗（Locusta migratoria）產(chǎn)生的氣味甜美的信息素，其中東亞飛蝗是另一種同樣形成蝗蟲群的蝗蟲物種。這些研究人員分離出這種蝗蟲釋放出的35種化合物（Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2610-4）。他們測試了其中的幾種化合物吸引其他蝗蟲的能力，發(fā)現(xiàn)信息素4-甲氧基苯乙烯（4-vinylanisole, 4VA）的效果*強(qiáng)。他們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)只有四五只蝗蟲聚集在一起時，它們就會開始產(chǎn)生4VA，然后吸引其他蝗蟲形成蝗蟲群（Nature, 2020, doi:10.1038/d41586-020-02264-x）。

這些研究人員發(fā)現(xiàn)了一個稱為Or35的基因，它能產(chǎn)生一種檢測信息素4VA的受體。通過使用CRISPR-Cas9基因編輯，他們發(fā)現(xiàn)具有突變Or35的蝗蟲無法檢測或響應(yīng)4VA。
蝗蟲預(yù)報
在2020年7月發(fā)表的一項不同的研究中，Emily Kimathi和她的同事們構(gòu)建了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的初稿，該算法旨在預(yù)測沙漠蝗蟲的繁殖地點(diǎn)（Scientific Reports, 2020, doi:10.1038/s41598-020-68895-2）。這個來自肯尼亞三個研究機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊與聯(lián)合國糧食農(nóng)業(yè)組織合作，將毛里塔尼亞、摩洛哥和沙特阿拉伯的9000多條蝗蟲記錄與降雨、溫度和土壤及沙子濕度的信息結(jié)合起來。該算法在預(yù)測所有這三個國家的繁殖地點(diǎn)方面表現(xiàn)良好。

東非沙漠蝗蟲繁殖區(qū)域的預(yù)測。（A）從摩洛哥MaxEnt模型獲得的摩洛哥境內(nèi)沙漠蝗蟲繁殖地點(diǎn)生態(tài)位模型的圖解表示。（B）根據(jù)摩洛哥MaxEnt模型獲得的毛里塔尼亞預(yù)測模型。（C）根據(jù)摩洛哥MaxEnt模型獲得的沙特阿拉伯預(yù)測模型。較暖的顏色（紅色）表示具有較好預(yù)測條件的區(qū)域，綠色點(diǎn)表示用于驗證這些預(yù)測模型的沙漠蝗蟲存在位置。

至少在理論上，所有這些有希望的發(fā)現(xiàn)都可以以互補(bǔ)的方式加以利用。這種算法可以指出潛在的繁殖地點(diǎn)，在那里可能會釋放一種人工信息素來吸引蝗蟲，以便在它們大量繁殖之前將它們捕獲并摧毀。但是首先，這些發(fā)現(xiàn)顯然必須在實地得到驗證、推廣和測試。這種機(jī)器學(xué)習(xí)算法還需要完善。科學(xué)家們必須確定4VA對破壞性沙漠蝗蟲的影響是否與對東亞飛蝗的影響相同，以及是否有其他信號參與其中；在構(gòu)建人工信息素之前，還需要開展更多的研究工作；科學(xué)家們還必須調(diào)查實際問題，比如如何、在哪里和何時分發(fā)捕捉器。
大規(guī)模的蝗災(zāi)并不經(jīng)常發(fā)生，上一次蝗災(zāi)事件是在15年前，因此，國家和國際資助者并沒有將此類研究列為優(yōu)先事項。這也是各國沒有為蝗蟲攻擊做好準(zhǔn)備的原因之一：由于多年來資金不足，包括國內(nèi)研究在內(nèi)的蝗蟲監(jiān)測工作已經(jīng)被削弱。這種情況不能再繼續(xù)下去了。目前還不知道在本次蝗災(zāi)爆發(fā)后，蝗蟲群會以多快的速度恢復(fù)。但當(dāng)它們再次出現(xiàn)時，各國必須做好準(zhǔn)備。

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