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當你放蟑螂藥時,就已經勝負底定!一場科學實驗告訴你:為什麼蟑螂老是殺不完?

當你放蟑螂藥時,就已經勝負底定!一場科學實驗告訴你:為什麼蟑螂老是殺不完?

羅伯・唐恩

健康

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2020-11-22 12:20

如果你學著認識周遭的昆蟲,你會發現大部分的節肢動物其實都很有趣,卻很少人研究,而且牠們不僅不太可能是害蟲,還更可能幫我們防治害蟲。當然你也可以選擇與牠們對抗,現代方法就是使用化學武器。

 

如果你學著認識周遭的昆蟲,你會發現大部分的節肢動物其實都很有趣,卻很少人研究,而且牠們不僅不太可能是害蟲,還更可能幫我們防治害蟲。當然你也可以選擇與牠們對抗,現代方法就是使用化學武器。但請注意,如果你決定發動化學戰,你要知道這是一場實力懸殊,甚至可說是勝負已定的戰爭。每次我們使用新的化學藥劑作為武器,被攻擊的昆蟲都能透過天擇機制演化出適應力;我們用的藥劑越毒,這個演化過程就會越快速。牠們演化的速度遠比我們研究牠們的速度更快,因此我們難以反擊。於是我們敗給害蟲的歷史不斷重演,尤其是那些最棘手的害蟲,例如德國姬蠊(Blattella germanica)。

 

1948年時,氯丹這種殺蟲劑第一次在家庭中使用,彷如殺蟲劑界的神丹,效果超強,似乎所向無敵。然而到了1951年時,美國德州聖體市(Corpus Christi, Texas)的德國姬蠊開始出現了抗藥性,而且是實驗室蟑螂抗藥性的100倍。到了1966年,有些德國姬蠊也出現對其他殺蟲劑的抗藥性,包括馬拉松(malathon)、大利松(diazinon)和芬殺松(fenthion)。很快地,人們發現連DDT都可能殺不死德國姬蠊了。每次有什麼新的殺蟲劑上市,德國姬蠊不出幾年、甚至只需幾個月的時間,就會產生具有抗藥性的族群,對既有殺蟲劑的抗藥性有時甚至可以直接用來對抗新的殺蟲劑。如果發生這樣的情況,戰爭還沒開始就可說已宣告結束了。而一旦具有抗藥性的蟑螂族群形成後,就能在我們繼續使用殺蟲劑的期間,恣意繁衍、擴散。

 

蟑螂為了對抗毒惡化學武器所演化的獨特適應機制,實在令人嘆為觀止。各種品系的蟑螂很快發展出完全不同的新方法,包括避開、消化,甚至利用這些毒物。不過這些比起最近在我辦公室隔壁大樓的現象,根本還只是雕蟲小技。這個現象其實老早在20年前,就在美國另一端的加州發生了,主角有兩位,一位是昆蟲學家朱爾斯.西弗曼(Jules Silverman),另一位則是一支叫「T164」的德國姬蠊品系。

 

朱爾斯當時的工作需要研究德國姬蠊,他在加州普萊森頓市(Pleasanton)的高樂氏公司科技中心(Clorox Company)上班。這間公司跟其他科技產業沒什麼差別,只是他們的所生產的不是一條條巧克力,而是殺動物的工具與化學藥品。朱爾斯專門研究怎麼殺死蟑螂,特別是德國姬蠊。

 

事實上,德國姬蠊不過是隨著人類搬到屋內生活的眾多種蟑螂之一,曾有位蟑螂專家在某個會議上滔滔不絕地跟我分享:「其實蟑螂的種類很多,有美洲家蠊、東方蜚蠊、日本家蠊、黑褐家蠊、棕色家蠊、澳洲家蠊、棕帶姬蠊,嗯,還有好多種。」世界上高達上千種的蟑螂之中,大多數都無法在人類的居家環境中生活,然而,還是有幾十種特別汙穢的蟑螂具備這種能力,當中甚至有好幾種能夠孤雌生殖—也就是說,雌蟑螂不需要雄性的貢獻就能繁殖跟牠一樣的雌性後代。儘管生活在室內的蟑螂,一般都具備某幾種適應人類居家環境的能力,不過德國姬蠊特別是箇中翹楚。

 

如果你把德國姬蠊放在野外,牠就成了弱雞,牠會被吃掉,或者餓死,而且牠的後代不易茁壯、難以自力更生,儼然註定失敗的魯蛇。因此放眼望去,我們幾乎找不到德國姬蠊的野外族群。德國姬蠊就是要跟我們一起生活在室內,才能茁壯且瓜瓞綿綿。可能正因如此,我們對德國姬蠊厭惡至極。牠們跟我們一樣喜歡溫暖、乾濕適中的環境;牠們喜歡跟我們一樣的食物;牠們也跟我們一樣可以忍受孤寂。無論我們不喜歡牠們的原因為何,我們並不需要太畏懼牠們。雖然德國姬蠊身上確實可能帶有病原體,但不會比你鄰居或你小孩身上的病原體多。而且目前還沒有紀錄顯示蟑螂會傳播什麼疾病,但人類卻時時刻刻因彼此接觸而傳染各種疾病。德國姬蠊最嚴重的問題,是當牠們數量變多時,會成為一種過敏原。基於這個真實罪狀和其他被強加的罪名,我們花費大把的力氣試圖殺死牠們。

 

德國姬蠊親緣關係最接近的是生活在野外的兩種亞洲蟑螂,牠們很會飛,通常以落葉殘渣或其他昆蟲為食,甚至在某些地區,牠們還被農夫與科學家視為有益農業的物種。原本德國姬蠊也很可能跟牠的野外親戚一樣,但自從牠們搬進屋內開始跟人類同居後,就放棄了原本的飛行能力,開始繁衍更多後代,並變得更傾向群居,如此更能適應人類偏好的居住環境。德國姬蠊就這樣在人類世界開枝散葉。

 

德國姬蠊大概是趁著7年戰爭(Seven Years War,1756—1763)時從歐洲擴散出去的,當時人們橫貫歐洲大陸,身上帶的器皿都足夠藏著幾隻蟑螂,不過到底是誰被德國姬蠊搭了便車已不可考。現代分類學之父林奈鐵口直斷是德國人,但要知道,林奈是瑞典人,而當時瑞典正在跟日耳曼普魯士(也就是後來的德國)打仗,所以林奈認為這名字很適合這種連他也不喜歡的生物。到了1854年時,連美國紐約市都出現了德國姬蠊;而現在,德國姬蠊的蹤影從阿拉斯加到南極都有,牠們隨著人們搭乘船、車、飛機等而遍布全球。目前在太空站上還沒發現德國姬蠊,倒是挺令人意外的。

 

在家裡與交通工具裡的溫度和濕度仍隨季節變化的地區,德國姬蠊會與其他種蟑螂共存,當中不乏自史前就開始與我們祖先在洞穴內同居的物種(例如美洲佳蠊)。不過在人類發明中央空調後,德國姬蠊在家中就變得更占優勢,其他蟑螂則越來越少。以最近的案例來說,中國本來很少見到德國姬蠊,但自從中國北方的運輸卡車開始使用暖氣後,不再被凍僵的德國姬蠊就開始搭便車往北移;而當中國南方的卡車開始使用冷氣後,德國姬蠊又能搭上涼爽舒適的便車並往南擴張。下車後,德國姬蠊也能在北方找到有暖氣的公寓、在南方找到有冷氣的房子,繼續過著舒適的生活。整個中國,乃至整個地球,因為越來越多室內空間安裝了中央空調,德國姬蠊得以持續擴張版圖並不斷繁殖。

 

25年前,朱爾斯.西弗曼剛進入高樂氏公司時,德國姬蠊的族群就已經在成長了,而朱爾斯的工作就是要開發新的殺蟲劑消滅德國姬蠊。當時市面上最受歡迎的是蟑螂藥,你知道的,就是小小一顆包裹著糖衣的毒藥。使用蟑螂藥的好處是不需要在室內噴灑大量殺蟲劑。理論上,蟑螂藥的糖衣可以是任何蟑螂所喜歡的糖類,舉凡果糖、葡萄糖、麥芽糖、蔗糖或是麥芽三糖皆可成為誘餌。美國的蟑螂藥通常使用葡萄糖,因為它既便宜又有效。

 

 

美國的蟑螂也非常習慣攝取葡萄糖,因為牠們的食物中高達5成由碳水化合物組成,其中大部分的熱量就是來自葡萄糖,而我們人類大量攝取的玉米糖漿也是由葡萄糖組成的。我們用來騙小朋友吃正餐的甜點,跟我們騙蟑螂吃毒藥的糖衣,其實是一樣的東西。

 

就在朱爾斯進入高樂氏公司工作的頭幾年,他就發現公司負責的某間公寓事態不妙。他的一位朋友,野外昆蟲學家唐.畢曼(Don Bieman)就是在這間代號為T164 的公寓裡放了蟑螂餌。唐在T164 公寓放的蟑螂藥並沒有毒死德國姬蠊,牠們存活下來了;即便唐放了更多的蟑螂藥,也依然徒勞無功。奇怪的是,T164 公寓裡的蟑螂若在實驗室裡吃到一樣的殺蟲劑(當時使用「愛美松」[hydramethylnon))是會死亡的。所以毒藥在實驗室見效,在公寓裡卻毫無作用。唐告訴朱爾斯:在公寓裡的蟑螂好像對蟑螂藥很厭惡。於是,朱爾斯在實驗室裡測試T164 公寓裡的蟑螂對蟑螂藥裡各個成分的喜好,最可能的猜測是蟑螂開始避開蟑螂藥了。

 

然而,實驗結果顯示:蟑螂並沒有避開蟑螂藥裡的殺蟲劑、乳化劑、黏著劑或防腐劑,那麼需要測試的,就只剩下糖衣的部分,也就是葡萄糖,或我們所知曉的玉米糖漿。如果蟑螂真的避開葡萄糖,那真是破天荒了,畢竟糖分在這百萬年來,都深深吸引著蟑螂和地球上大部分的動物。結果,事實還真的如此!蟑螂避開的正是葡萄糖,而且不僅是沒興趣而已,牠們甚至排斥它、厭惡它。儘管如此,這些蟑螂依舊很喜歡果糖,因此朱爾斯猜測:也許只有這群蟑螂(後來被統稱T164)學會了這種行為,牠們無形間獲得了某種超能力。地獄再可怕都比不上一隻聰明的德國姬蠊(或上千隻聰明的德國姬蠊)。

 

朱爾斯打算以實驗驗證這些蟑螂的學習行為。如果蟑螂因為後天學習而知道要躲避糖衣,那牠們的後代—每一隻膨皮、蒼白、柔弱無助、天真無知的蟑螂寶寶—應該都還是會受到葡萄糖糖衣的吸引,再生下來的後代也應該如此,因為第2代與第3代蟑螂寶寶剛出生時,應該還沒機會學習蟑螂藥的構造。朱爾斯於是測試了第2代與第3代的蟑螂寶寶是否會被葡萄糖吸引。結果牠們竟然不會!這些蟑螂寶寶根本不可能有機會學習,但牠們對葡萄糖的厭惡是與生俱來的。唯一能解釋此現象的假說,就是這種對葡萄糖的厭惡,因為演化而變成了一種遺傳性狀。朱爾斯也做了一些簡單的實驗證明這件事:他把一群討厭葡萄糖的蟑螂跟一群喜歡葡萄糖的蟑螂養在一起,然後使這群蟑螂的後代與喜歡葡萄糖的親代雜交。這個實驗是為了測試討厭葡萄糖的基因是否為顯性基因,結果並非顯性。

 

現在試想一下:有一窩蟑螂搬進一棟公寓大廈,一陣子後,幾隻蟑螂就會變成好多好多蟑螂。雌蟑螂每6週就能產下一顆含有48顆卵的卵鞘。在這種速度下,即便一隻雌蟑螂只產下2次卵鞘就死了,牠在一年內還是能產生一萬隻後代!如果除蟲專家在大樓各角落放了蟑螂藥就能把這上千隻蟑螂殺死,便不會有任何演化事件發生,沒有什麼特殊的基因能讓蟑螂逃過一劫,因此也沒有基因會被流傳。然而,要是當中有些蟑螂能躲過蟑螂藥,而且這個能力是來自那些被毒殺的蟑螂所沒有的基因,那麼使用蟑螂藥,反而有利於這些倖存蟑螂與牠們的特殊基因,讓牠們在這個族群裡不斷增加。這正是朱爾斯在實驗後得到的結論: T164 型德國姬蠊因為擁有某些基因而對葡萄糖失去興趣,甚至開始躲避葡萄糖。而因為蟑螂藥殺死了其他蟑螂,牠們於是成為生存的適者,蟑螂藥也因為T164 蟑螂而顯得一無是處。

 

作者簡介_羅伯・唐恩Rob Dunn
北卡羅萊納州立大學生物學系教授,也是科普作家。首部著作《眾生萬物》(Every Living Thing)即榮獲美國國家戶外圖書獎(National Outdoor Book Award)。曾為《國家地理雜誌》(National Geographic)、《科學美國人》(Scientific American)、《BBC野生動物雜誌》(BBC Wildlife)、《自然史雜誌》(Natural History)等撰文逾八十篇。

 

本文摘自商周出版   《我的野蠻室友:細菌、真菌、節肢動物與人同居的奇妙自然史》

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