昆虫在食物链和授粉过程中扮演着关键角色。过去20年间，由于气候变化加速，其种群数量已出现显著下降。

最新研究揭示了某些果蝇物种如何适应温度变化的新见解。

西北大学研究人员对比研究了两种不同气候区的果蝇物种：一种来自北加州高海拔森林，另一种来自西南部炎热沙漠。

研究发现这两种果蝇感知和应对热量的方式存在关键差异。研究表明，大脑神经连接方式和热敏感度的改变，会影响果蝇对温暖或凉爽环境的偏好选择。

这项研究有助于预测气候变化对昆虫分布和行为的影响。像果蝇这类小型变温动物依赖环境调节体温，它们对温度变化的反应能为理解气候变化的广泛影响提供重要线索。

果蝇如何适应温度变化？

科学家发现，来自凉爽森林的果蝇通过触角的分子热受体来躲避高温。

相比之下，沙漠果蝇则被温暖吸引，这与它们大脑神经连接的变化有关。

这些适应性特征可能是果蝇在适应环境的漫长进化过程中形成的。

这项研究揭示了动物如何形成对特定温度条件的偏好。理解这些适应性特征有助于预测昆虫在快速变化的世界中的未来行为。

关于昆虫与气候变化的数据有限

"昆虫尤其受到气候变化的威胁，"西北大学神经生物学家马尔科·加利奥表示。

"行为是动物与环境之间的第一个界面。甚至在生存竞争或消亡之前，动物就能通过迁徙和改变分布来应对气候变化。"

"我们已经在许多地区观察到昆虫种群数量下降，甚至像寨卡病毒和疟疾这样的疾病传播媒介昆虫也在向新区域扩散。"

加廖教授是西北大学生物神经学系教授，同时也是温伯格艺术与科学学院索雷塔和亨利·夏皮罗分子生物学研究教授，他研究果蝇及其感觉系统。

加廖教授指出，由于"关心昆虫的人不够多"，目前关于昆虫与温度变化的数据有限。然而现有数据显示，在过去20至50年间，昆虫数量出现了急剧下降。

昆虫为70%的农作物授粉，并构成了大多数陆地食物链的基础。它们的消失可能引发灾难性的生态系统破坏，直接威胁人类福祉。

果蝇的温度敏感性

加廖教授的实验室长期专注于研究小型昆虫对不同温度的响应机制。

"普通果蝇是研究外部世界如何在脑内被表征和处理的特别有力的模式生物，"加廖教授说。

多年的遗传学和神经科学研究已经绘制出比任何其他动物都更完整的果蝇脑图谱。

科学家们好奇生活在不同热环境中的物种之间脑回路的差异。

利用CRISPR等技术，他们研究了塑造温度偏好的遗传和神经机制。

该研究第一作者、博士生马修·卡普克解释说，不同气候区的果蝇检测热量的活化阈值不同。

这一发现部分解释了森林果蝇偏爱较凉温度的现象，但未能完全阐明沙漠果蝇为何被高温吸引。

寻找适宜温度的昆虫

"沙漠果蝇似乎主动趋向较高温度——大约华氏90度，而森林果蝇的最佳温度略低于70度，"卡普克说。

"事实上，触角热传感器的激活阈值与其偏好的温度范围相对应——它们会主动寻求这个温度范围，而非躲避本应避开的温度。"

沙漠果蝇并非躲避高温，而是将温暖视为积极信号。它们的大脑回路似乎被设定为接近热量而非逃离。

为何沙漠果蝇趋热？

加廖教授最初对此感到困惑：既然沙漠本就炎热，为何果蝇还要趋热？美国南加州安扎·博雷戈沙漠的研究之旅给出了答案。

"该地区沙漠白天非常炎热，但太阳下山后温度会骤降，夜晚可能冷到彻骨，" 神经生物学研究副教授、该研究主要作者亚历西娅·帕拉说道。

"生活在这种气候下的果蝇可能需要持续关注温度的剧烈变化，始终寻找适宜的温度范围——白天寻找阴凉处，夜晚藏在仙人掌中取暖。"

来自温和环境的果蝇可能只会对极端温度变化做出反应。相比之下，沙漠果蝇必须持续监测温度变化才能存活。

昆虫、气候与温度

持续追踪适宜温度对任何生物而言都消耗大量能量。然而对于沙漠果蝇来说，这却是必要的生存策略。

加廖教授认为这种行为是动物适应不同气候的大谜题中的一部分。

"这类比较研究在多个层面具有重要价值，" 加廖教授说道。

"当动物出生时，大脑已预先编程判断环境中多数事物对其是有益还是有害，但我们至今仍不理解这种编程机制如何运作。"

"这些果蝇物种提供了一个天然实验模型：对一种物种有益的刺激可能对另一种物种有害，我们可以研究其差异根源。"

"我们还希望更深入理解动物在进化过程中如何适应不同温度，从而更好理解和预测它们对持续气候变化的行为反应。"

"当然，我们关心昆虫，期待我们的研究能帮助人类更好地认识和保护这些生物。"