【繽紛生態】德國蟑螂體有「異香」的關鍵在腸內菌

撰文｜葉綠舒

蟑螂實在是非常惹人討厭，而在眾多蟑螂中，尤以德國蟑螂（Blattella germanica）最惹人厭煩。不過，雖然名為德國蟑螂，牠其實原產於北非，是居家蟑螂中體型最小的一種（體長約為1.1到1.6公分）。

雖然德國蟑螂不怎麼會飛，但牠卻是蟑螂裡面最會生的。德國蟑螂一年可發生三、四代，產生兩萬顆卵。研究發現，德國蟑螂過著群聚生活，和其他蟑螂接觸可以加速若蟲的發育與性成熟。而且，群聚生活以幫助牠們更容易找到配偶與躲避敵人。有意思的是，德國蟑螂的性費洛蒙並不具有揮發性，一定要靠著以觸角接觸後，才能辨認出對方以完成終身大事。那麼，蟑螂們是如何在孵化後找到彼此的呢？

讀者可能會猜，是費洛蒙（pheromone）。過去的研究發現，費洛蒙的確在這方面有一些角色。蟑螂的表皮以及唾腺會分泌物質，這些物質對於蟑螂的群聚行為會產生影響：表皮所分泌的碳氫化合物會讓牠們想要聚在一起，而唾腺分泌的物質卻會使牠們四散（分散費洛蒙）。不過，除了蟑螂自己分泌的物質以外，最近的研究發現，蟑螂的便便裡面的化合物所發出的氣味，也可以幫牠們找到彼此，而且這便便的氣味主要來自於腸內菌。

存在在蟑螂便便裡的化合物有超過150種，包括了由直腸腺（rectal pads）所分泌的費洛蒙，與約有57個小分子的羧酸（VCA，volatile carboxylic acids）等等。

由於在其他的昆蟲中（如果蠅與蝗蟲）都可以觀察到腸內菌會影響到費洛蒙的產生，來自北卡（North Carolina State University）的研究團隊想了解腸內菌對於蟑螂的群聚行為是否有影響。

研究團隊發現，無菌的蟑螂便便裡，這些VCA有31個完全消失或只剩下不到一半的量，而這些裡面又有15種濃度相差了20倍。只有三個化合物在無菌蟑螂的便便裡含量高於控制組；而無菌蟑螂的便便完全無法吸引蟑螂（一齡與五齡若蟲）們。

這代表了，在無菌蟑螂便便中消失或大量減少的化合物，才是吸引蟑螂們的關鍵所在。於是研究團隊將在無菌便便中含量變得最低的六個化合物（包括3-甲基丁酸 3-methylbutanoic acid、戊酸 pentanoic acid、琥珀酸 butanedioic acid、苯甲酸 benzoic acid、苯乙酸 phenylacetic acid與3-苯基丙酸 3-phenylpropanoic acid）配成藥劑進行測試。

結果發現，蟑螂們對於這個藥劑非常感興趣。當研究團隊把蟑螂的腸內菌個別接種回去無菌蟑螂肚子裡的時候，其他的蟑螂就開始對這些便便有興趣了；而且當他們把其中六種細菌混合後接種回去，蟑螂們的反應更好！不過若與有全套的腸內菌的「原味」便便來比較，若蟲們更愛「原味」便便囉！

這些細菌是哪六種呢？它們包括了腸球菌屬的Enterococcus avium、魏斯氏菌屬的Weissella cibaria、綠膿桿菌屬的Pseudomonas japonica 與P. monteilii、還有鮑氏不動桿菌屬的Acinetobacter pittii等。其中，只要接種了腸球菌屬的E. avium以後，若蟲們就會開始被便便的氣味吸引了。

過去使用甜味餌誘捕蟑螂，已經造成現在的蟑螂演化成變得比較不愛甜味；或許未來可以從這些VCA中找出好的組合，來取代甜味餌作為捕食蟑螂的藥劑喔！

參考文獻：
1. Ayako Wada-Katsumata et. al., 2015. Gut bacteria mediate aggregation in the German cockroach. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi: 10.1073/pnas.1504031112
2. 朱耀沂著。2009。朱耀沂之蟑螂博物學。ISBN 9789862162651。
3. Ayako Wada-Katsumata, Jules Silverman, Coby Schal. 2013. Changes in Taste Neurons Support the Emergence of an Adaptive Behavior in Cockroaches. Science. 340(6135):972-975 DOI: 10.1126/science.1234854

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作者：葉綠舒　慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。