研究人员将昆虫防御化学物质转化为可怕的声音——现在听着

叶蜂幼虫

锯蝇幼虫通过分泌令人不快的挥发性化学混合物来保护自己,以击退捕食者,尤其是蚂蚁。研究人员可以通过猎物和捕食者之间的会面,即所谓的生物分析,来评估这些防御的有效性。但是昆虫学家Jean-Luc Boevé和信息工程师Rudi Giot采用了一种不同的方法,将分泌物的化学成分转换成声音,并测量人类的反应。他们的研究发表在9月23日的杂志上模式

Boevé和Giot量化了这些声音对人耳的不愉快程度,方法是测量每个受试者走多远才能到达离扬声器的“舒适距离”。在大约50名参与者中,有一部分人描述了一些不愉快甚至令人恐惧的声音。这些声音可以与恐怖或科幻电影中的背景音乐片段相媲美。

这是一段锯蝇(锯蝇属)的化学防御通过声波转化成声音的音频剪辑。资料来源:Jean-Luc Boeve和Rudi Giot

“有趣的是,我们可以证明蚂蚁和人类的反应是相互关联的,从而表明声波可以接近‘真实世界’的捕食者-猎物的相互作用,”布鲁塞尔的比利时皇家自然科学研究所Boevé说。

2009年4月,他首次提出了将挥发性化学物质转化为声音的想法。“例如,你有像醋酸这样的小分子它们含有醋或一些蚂蚁释放的刺激性甲酸,非常易挥发,并迅速扩散到空气中。“所以,我认为有可能将高或低的挥发性转化为高或低的音调,以及将其他化学特征转化为其他声音特征。”

叶蜂幼虫

这张照片显示的是锯蝇幼虫(螺旋线虫科)。通过抬高腹部,昆虫随时准备在受到骚扰时释放防御性挥发物。信贷:Jean-Luc_Boeve

化学物质通过一种叫做声波化的过程转化成声音。每个分子的重要特征,比如它的分子量和它的官能团,都被映射到声音的不同参数上,比如音高、持续时间和音色。这些化学信息被输入一个合成器,合成器会为每个分子发出声音,然后这些声音会在不同的音量水平上混合,为每种昆虫的防御性分泌物形成声音。

这项研究利用了这样一个事实:我们的大脑处理信息的方式不同,取决于我们使用什么感官来感知信息。布鲁塞尔工业研究所(Institut Supérieur Industriel de Bruxelles)的Giot说:“通常,声波化过程用于检测大数据集中的特定现象。”“这种现象的例子是地震数据中的地震,或者互联网数据流中的网络黑客行为。”

测试蚂蚁的挥发性补充物

这张图片展示了一个测试蚂蚁对挥发物的排斥性的例子。信贷:jean - luc Boeve

这个项目需要多年的基础工作和完成其他更经典的实验,包括对昆虫的化学和形态分析。Boevé说:“说实话,我自己也觉得这个项目太牵强了,所以我把它放在一边,有时长达几个月。”

他希望他的方法能与现有的挥发性物质测试技术相补充,特别是在昆虫的季节性供应不佳或获取足够数量的分泌物具有挑战性的情况下。

参考文献:《化学成分:听觉昆虫防御挥发物》,Jean-Luc Boevé和Rudi Giot, 2021年9月23日,模式。
DOI: 10.1016 / j.patter.2021.100352

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