发布于 2019 年 10 月 2 日
采访和文字：Takao Nakakawa，Bluebacks 编辑部
夏日太阳落山时，稻穗挂在乡村的景象是日本独有的景象，任何人都会感到安心。当你看到红蜻蜓优雅地飞翔时，你就感受到了秋天的到来。虽然这些令人怀念的红蜻蜓变得越来越稀少，但只要到城市的水边，仍然可以看到它们。
夏金栖息在稻穗上（照片：Ryo Futahashi）
那为什么它是这么鲜红的颜色？当我们想到昆虫的红色时，我们会将它们与毒药联系在一起，但红蜻蜓似乎是田园诗般和平的昆虫。于是，我拜访了蜻蜓研究员、产业技术综合研究所生物共生进化机制研究组首席研究员二桥亮。据说他是动物界第一个阐明体色变化的人。
红蜻蜓并不一定意味着它是红色的
米乐m6官方网站除了工程学和地质学之外，还有一个研究生物学的小组。这次探险还在研究昆虫和细菌之间的共生先生武间深津研究生物发光生物大宫克洋、三谷康夫这次是蜻蜓。它对我来说是如此熟悉，以至于我什至不知道该研究什么。
先生二桥
“对蜻蜓的研究通常涉及生态学、行为学和分类学，但我也会深入研究包括这些在内的生物机制。”
为什么红蜻蜓是红色的？看来他能够正确地回答这些问题。
“并非所有红蜻蜓都是红色的。”
从一开始就是反击。
“Akatombo是一个常见名称，一般指变红的蜻蜓，但更具体地说是指属于茜属的蜻蜓。就物种而言，秋赤和夏赤最为著名。
更复杂的是，悬钩子属还包括不会变成红色的红蜻蜓，例如蓝蜻蜓和黑蜻蜓。另一方面，除了茜草属以外，还有一些种类的蜻蜓会变红，例如猩红蜻蜓。
这一次，我们统称为红蜻蜓，包括猩红蜻蜓。即使对于这些物种来说，也不是所有个体都是红色的。”
典型的红蜻蜓（照片：Ryo Futahashi）
它不一定是红色是什么意思？
“这些红蜻蜓出现时是黄色的。主要是成熟的雄性蜻蜓会变成鲜红色。”
这是否意味着你生来不是红色的，但你的颜色会改变？它会像草莓和西红柿一样变成红色作为成熟的标志吗？
猩红色蜻蜓的颜色变化（照片：Ryo Futahashi）
“就秋金和夏金而言，雄性的体色从八月底到九月会变成鲜红色。一些雌性在某些区域会变成红色，但不像雄性那样鲜红。”
成熟雄性变红是否意味着它们对雌性有吸引力？这就像搭上一个开着鲜红色保时捷的女人……这是一个古老的比喻，但是……
“传统上，红色被认为对于繁殖很重要，并且起到类似于婚姻颜色的作用。然而，在蜻蜓中，雄性通常会选择雌性。雄性捕获雌性并与她交配。那时，雌性使用颜色来区分雄性和雌性。据说它在雄性之间争夺领地和调节体温方面也很重要。
但雄性变红可能还有其他原因。''
蜻蜓如何变色，首次在动物身上发现
为什么雄性红蜻蜓在成熟过程中会变成红色？看来除了上诉之外还有别的原因……
首先，我问她怎么脸红了。
“动物通常通过三种方式改变颜色。
- 它使用某种酶在自身内部产生新的色素。
- 它们吃食物并从食物中吸收色素。
- 它将体内天然存在的色素转移到表面。例如，鲑鱼在繁殖季节将红色肌肉色素转移到皮肤上。
但是，红蜻蜓不符合上述模式。 2012年这篇论文发表时，据说这是在动物身上的一个新发现。”
红鲑鱼通过将色素从肌肉转移到皮肤而变红（摄影：gettyimages）
我明白了。我听说火烈鸟之所以能保持美丽的粉红色是因为它们在动物园里喂磷虾。你吃的东西决定了你的颜色。这很容易理解。但这种新模式意味着什么？
“例如，在雄性 Aquiacane 中，色素从氧化形式转变为几乎 100% 的还原色素，从而呈现红色。铬色素的氧化形式为黄色，还原形式为红色。在雌性中，大约 30% 仍处于氧化形式，这反映在性别之间的颜色差异上。”
也就是说，它以前是未知的。
- 它通过将体内色素从氧化态变为还原态来改变颜色。
“顺便说一句，我认为储存还原色素的状态可能类似于植物，它们储存大量维生素C并成为抗氧化剂，保护自己免受紫外线的伤害。”
抗氧化剂是生物生存的重要元素，例如防止衰老和阻止身体生锈。铁生锈后会变红，但这是否意味着蜻蜓会变红以防止生锈呢？
``一种假设是蜻蜓的红色素可能具有保护身体免受太阳紫外线产生的活性氧侵害的作用。猩红蜻蜓是一种在盛夏可见的红色蜻蜓，在烈日下，经常可以在水边看到身体呈鲜红色的雄性蜻蜓。如果氧化色素变成还原色素，使雄性对阳光的抵抗力更强，那会很有趣。''
蜻蜓产生的天然紫外线反光蜡
想想看，不管夏天多热，我心里都有蜻蜓在外面飞来飞去的画面。然而，为什么只有70%的女性转化为色素减少呢？
“女性还有另一种方法来保护身体免受紫外线伤害。像 Akiara 蜻蜓这样的雌性蜻蜓会从身体中产生蜡来反射紫外线。”
一边说着，二桥先生从实验室里一个看起来像虫笼的盒子里拿出了一只用纸粘着的蜻蜓。我以为这是一只蜻蜓标本，但它正在扇动翅膀。
据说这只蜻蜓是从研究所内的森林里采集的。
你还活着吗？
“这是我在这附近捕获的一只盐卡拉蜻蜓。它的腹部周围似乎正在喷出白色的粉末。它看起来像盐，所以它被称为盐卡拉蜻蜓。它对阳光的抵抗力极强。这个白色的区域会反射紫外线。简单地说，它就像在生产蜡，可以阻挡紫外线。”
如果你问我，经常在仲夏阳光下飞翔的就是蓝蜻蜓，它看起来是浅蓝色的。据二桥先生介绍，蜻蜓大量出现在学校的游泳池里。卵需要两到三个月才能成为成虫，因此它们每年产卵几次。
“即使在炎热的夏季，蜻蜓也会飞翔，例如在泳池边。我想知道为什么它这么耐热，所以我做了一些研究。我发现它含有其他生物中很少见的物质，比如极长链的甲基酮和极长链的醛。”
我们发现这两种是反射紫外线的蜡的主要成分。因此，当他们通过化学合成制造出极长链的甲基酮并对其进行研究时，发现它具有反射紫外线的能力，并且具有很高的防水性。
“紫外线反射蜡在成熟雄性的背部和成熟雌性的腹部尤其明显。”
为什么？
“雄性在强烈的阳光下飞来飞去，所以最好保护它们的背部。但在交配时，雌性会与雄性相连并形成一个环，腹部面向阳光。人们认为这是为了保护腹中的卵。”
网鼻蜻蜓交配（右图是通过紫外线透射/可见光吸收滤镜拍摄的，因此反射紫外线的部分呈现白色）（摄影：Ryo Futahashi）
保护身体免受紫外线伤害的不仅限于蜻蜓。化妆品中经常使用的防紫外线，也是一种反射紫外线的功能。就化妆品而言，目前使用氧化钛和氧化锌等材料。尽管这些物质目前是安全的，但世界各地都需要更安全的替代品。
“由于它是从一种叫做蜻蜓的生物体中提取的，因此预计安全性很高。但目前的问题是价格昂贵。制作10克大约需要70万日元（笑）”
生物是令人惊奇的。我们创建自己的功能来保护自己。日本蜻蜓的身体会产生反射紫外线的蜡，而红蜻蜓似乎通过将其色素转化为还原形式来获得抗氧化特性。红蜻蜓通常被称为黄蜻蜓，它的身体可能会发光，因为它可以保护自己免受氧化。
“蜻蜓曾经被用作中草药。这主要是战前的事，但据说是晒干后打成粉，或者形状还完好无损地卖给药店的。当时据说对扁桃体炎、哮喘有好处。
我不知道这样的效果是否真的存在，但红蜻蜓的色素减少可能有一些依据。用现代的话来说，这可能就像喝维生素 C 一样。”
蜻蜓看到什么样的世界？
说到蜻蜓，最引人注目的是它们的眼睛。他们如何识别红色和黄色的蜻蜓？
“色觉很发达。人类可以识别蓝、绿、红三基色，但蜻蜓有15到33种色觉传感器。它们对颜色的差异极其敏感。它们甚至可以看到人类看不到的紫外线。但是它们的视力很弱。视力是空间分辨率。按照人类的标准，它们的视力只有001左右。”
你有那么多眼睛，但你的视力却只有001？
“又大又圆的复眼意味着视野很宽。许多眼睛确保视野。它应该是广泛而模糊的。颜色清晰，但分辨率没有人类那么高。而且，眼睛的上半部分无法感知红色，因此上方天空中的日落会看到与人类不同的颜色。”
如果仔细观察，您会发现眼睛的上部和下部的结构不同（照片：Ryo Futahashi）
啊，人类可以怀着怀旧的心情看到茜草蜻蜓在夕阳的天空中飞翔，但蜻蜓却看不到它们。
“不过，它还有一个突出的特点。它具有很高的时间分辨率。换句话说，它的动态视觉比人类好 10 倍。这就是为什么它可以捕捉和吃飞蝇。”
秋金和夏金之间的神秘关系
顺便问一下，二桥先生，蜻蜓过着什么样的生活？
“世界上大约有 6,000 种蜻蜓，日本记录了 203 种。不同种类的蜻蜓有所不同，但例如代表性的红蜻蜓 Akiakane 和 Natsuakane 的生命周期几乎相同。”
这不是你在夏天看到的吗？
“两者都是从六月到七月从鹿角变为成虫。鹿角蛾比鹿角蜗牛大约晚一周出现。不过，沙丁鱼蜗牛会在炎热的季节出去避暑。在高原上度过夏天后，它们会来到村庄。而夏金即使在炎热的季节也会留在平原的森林中这就是为什么它被称为夏金的季节。
这两种物种均在 9 月下旬至 11 月期间产卵，然后结束生命。卵能越冬，来年早春孵化，成为毛毛虫。大约一年后，他们就这样结束了自己的生命。相比之下，一年中多次出现的日本蜻蜓，可以说是繁殖能力极强的蜻蜓。
“然而，有一种令人惊奇的蜻蜓品种，叫做 Otsunen 蜻蜓，它以蜻蜓的形式在北海道旭川过冬，那里的温度达到 -30 摄氏度。我认为它使用一种特殊的抗冻蛋白来保护自己。”
雄性蜻蜓（照片：Ryo Futahashi）
令人惊讶的是，我们对昆虫的研究还不够充分
当我听完这个故事后，我意识到关于蜻蜓还有很多我不知道的事情。
“蜻蜓长期以来被称为益虫，也被用于中医，但由于它们没有任何害处，所以没有对它们进行详细的研究。如果它是害虫，大家都会集资消灭它，并进行研究，但益虫却不是这样。它们的存在是自然的，我们没有注意到它们才奇怪。
每个人都说他们再也看不到蜻蜓了。确实比以前少了，但也许是因为我没有自觉地意识到，所以即使看到了，我也不记得了。该研究所所在的筑波市已确认存在约 70 种蜻蜓。我们店内的树林里有很多它们，午休时间出去一会就可以捕捉到它们。这是一个非常棒的研究环境。”
先生二桥用各种方法挑战蜻蜓之谜
目前，一个名为仿生学的技术发展领域正在蓬勃发展，该领域涉及学习生物的卓越功能。
``生物是多种多样的，它们通过人类从未想过的机制来适应环境。通过阐明这些机制，我认为我们可以在生活中找到一些有用的东西。
实际上，只有少数昆虫能够做出如此惊人的事情。大多数物种甚至从一开始就没有被研究过。蜻蜓就是其中之一。世界上没有人研究红蜻蜓为什么是红色的。”
先生小学二年级时，二桥在家乡富山县捕获了一种罕见的蜻蜓早苗，从此对蜻蜓的生态和行为着迷。在不久的将来，我们可能会遇到诸如向蜻蜓学习如何保护自己免受紫外线伤害，向蜻蜓学习如何打造抗氧化身体等话题。