易科泰能量代谢测量技术专题快讯—SSI能量代谢测量技术助力中科院院士团队飞蝗迁飞研究

还记得2020年初那场全球蝗灾吗？在人类激战新冠病毒之初，一场由沙漠蝗引起的蝗灾悄然从东非渡过红海，进入欧洲和亚洲，到达巴基斯坦和印度。其千里之行给途径国家带来饥饿恐慌，并让许多人担心压境蝗虫是否会威胁我国粮食安全。

依托于热带和亚热带沙漠生境的沙漠蝗不会给我国带来危害，但其“亲戚”—飞蝗在我国历史上却造成许多民不聊生的灾害。成群飞蝗马拉松式的长距离迁飞是造成蝗灾爆发的主要原因；但散居型飞蝗却很少这么干，它们更青睐短途旅行。飞蝗为何会根据种群密度调整飞行对策呢？

在2022年1月4日发表于美国《国家科学院院刊》的一项研究中，中国科学院北京生命科学研究院康乐院士团队解释了飞蝗“欲速则不达”的飞行奥秘，为动物的飞行适应策略研究提供了新的视角。

研究发现，蝗虫飞行肌中的能量代谢过程的差异是群居型和散居型飞蝗飞行特征和能力分化的主要原因。相较于群居型飞蝗，散居型飞蝗无论是在静息状态下还是在飞行过程中，均表现出较高的能量代谢模式。进一步的能量代谢相关基因表达分析、呼吸代谢检测、RNA干扰及药理学功能验证表明，散居型飞蝗飞行肌高能量代谢模式提供了较多的飞行所需能量，但在飞行过程中会产生更多的活性氧，从而造成氧化压力积累并抑制其长距离飞行能力。相反，群居型飞蝗相对较低的能量代谢使其在长时间飞行过程中能够保持较少的活性氧产生，从而维持飞行肌的氧化压力平衡。通过改变飞蝗种群密度，他们发现两型飞蝗的飞行特点、飞行肌能量代谢相关基因的表达以及飞行过程中活性氧的产生，能够向相反的方向改变。这充分地说明蝗虫成长过程中经历的种群密度塑造了这种飞行特征。

近些年动物的异常迁飞（徙）给人类社会带来了很多未知和风险，而人类对支配这些异常复杂行为背后的呼吸代谢能量学机理研究却很少。易科泰生态技术有限公司作为SSI呼吸代谢技术中国唯一专业技术服务中心，提供全龄动物静息、活动、飞行、繁殖等行为状态以及环境模拟和野外条件下的高精度能量代谢监测定制技术方案，助力于地球动物与人类在生态-农业-健康领域的创新型科学研究。

部分前沿研究案例如下：

1.English, S.G., Sandoval-Herrera, N.I., Bishop, C.A. et al. Neonicotinoid pesticides exert metabolic effects on avian pollinators. Sci Rep 11, 2914 (2021).

2.Freeman, M.T., Czenze, Z.J., Schoeman, K. et al. Extreme hyperthermia tolerance in the world’s most abundant wild bird. Sci Rep 10, 13098 (2020).

3.Gutiérrez, J.S., Sabat, P., Castañeda, L.E. et al. Oxidative status and metabolic profile in a long-lived bird preparing for extreme endurance migration. Sci Rep 9, 17616 (2019).

4.Mcguire L P , Jonasson K A , Guglielmo C G . Bats on a Budget: Torpor-Assisted Migration Saves Time and Energy[J]. Plos One, 2014, 9.

5.Mcwilliams S , Pierce B , Wittenzellner A , et al. The energy savings-oxidative cost trade- off for migratory birds during endurance flight[J]. eLife Sciences, 2020, 9.

6.Peña-Villalobos, I., Casanova-Maldonado, I., Lois, P. et al. Costs of exploratory behavior: the energy trade-off hypothesis and the allocation model tested under caloric restriction. Sci Rep 10, 4156 (2020).

7.Thompson M L , Nomakwezi M , Bennett N C , et al. Solar Radiation during Rewarming from Torpor in Elephant Shrews: Supplementation or Substitution of Endogenous Heat Production?[J]. PLoS ONE, 2015, 10(4):e0120442-.

8.Youngblood J P , Vandenbrooks J M , Babarinde O , et al. Oxygen supply limits the heat tolerance of locusts during the first instar only[J]. Journal of Insect Physiology, 2020.

9.【中国科学报】飞蝗飞行奥秘获揭示：群居“马拉松” 散居“百米赛”https://www.cas.cn/cm/202201/t20220105_4820774.shtml