硕博5年获唯一突破!他却庆幸,越过山丘,依然有人守候

2周前 来源:科学网微信公众号 观看:11

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文|《中国科学报》实习生 赵婉婷 记者 胡珉琦bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

6月初,陈兆洋和刘巧巧终于结束了8年恋爱长跑,领证结婚了。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

他们的“红娘”是虫子。而这虫子,也是他们求学路上一座高高的“山丘”。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

过去整整5年,陈兆洋在中国农业大学植物保护学院彩万志/李虎课题组死磕一项有关“无刺蜂-猎蝽”的行为学研究,试图对无脊椎动物使用工具进行深入分析。上个月,他终于有惊无险地赶在博士毕业前,在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上发表了自己的论文。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋说,“很庆幸可以继续做儿时喜欢的事情。刘巧巧说我们都很酷,长大了回答自己小时候好奇的问题。”bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

更值得庆幸的是,越过山丘,依然有人守候。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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领证这天,捕虫网是陈兆洋和刘巧巧的拍摄道具。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

1 以身做饵!猎蝽是个狠角色bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

使用工具,曾经被认为是人类专利。随着科学家发现黑猩猩能用树枝钓白蚁、猴子用石头敲击坚果等案例,动物也会使用工具逐渐被人们认可。而关于动物使用工具行为的系统性研究却少之又少。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋的这项研究,就是为了搞清楚淡尾食蜂猎蝽如何使用“工具”诱捕无刺蜂。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

淡尾食蜂猎蝽和无刺蜂的“老家”在西双版纳。5年前,中国科学院西双版纳热带植物园研究员汪正威发现,它们之间的捕食与防御博弈十分有趣。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

通常,无刺蜂会收集植物胶并加工成蜂胶,将胶滴布置在蜂巢入口周围,利用胶滴的黏性与刺激性气味赶走捕食者——比如蚂蚁。但这一招对猎蝽却不起作用。猎蝽不仅没有被蜂巢口的蜂胶熏跑,反而能在蜂巢口轻而易举捕获无刺蜂。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

出于对猎蝽行为的好奇,汪正威托同行的中国农业大学植物保护学院副教授徐环李,将该猎蝽的成虫和卵交给了已从事猎蝽科昆虫分类与进化研究30余年的中国农业大学教授彩万志。彼时刚入学的陈兆洋,开始续写猎蝽和无刺蜂的故事线。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

由于新生需要上课,同课题组的“学姐”刘巧巧会帮助陈兆洋照护猎蝽。有天她突发奇想,把蜂胶丢给了猎蝽,没想到它们立马将蜂胶涂到了足上。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋向汪正威分享了这个有趣的发现。没多久,汪正威也在野外观察到了这一现象。他注意到,在捕食无刺蜂前,猎蝽会取蜂巢周围的蜂胶涂在足上。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋最初推测,猎蝽是想利用蜂胶的气味将自己模拟成蜂巢的一部分或无刺蜂,从而悄悄潜入蜂巢进行捕食。在生物学中,这种行为被称为“化学拟态”。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

然而,在团队设计的控制实验中,这一想法被彻底推翻了。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

对照实验显示,涂抹蜂胶虽然显著提高了猎蝽捕食的成功率,但蜂胶本身并没能保护猎蝽,反而引得无刺蜂对猎蝽涂胶的部位发动了疯狂的攻击。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“猎蝽的捕食和无刺蜂的攻击,这两件看起来相悖的事件中存在着巧妙的联系:当无刺蜂对猎蝽的前足与中足发动高频率攻击的时候,猎蝽的捕食效率也会随之提高。”bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

就在陈兆洋汇报这一实验结果后,导师又提出了一个关键问题:蜂巢入口也有蜂胶,为什么无刺蜂不飞到猎蝽周围的胶滴上,而能精确瞄准猎蝽的身体?bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

无刺蜂对待两处蜂胶截然不同的态度,让陈兆洋百思不得其解。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋先测定了蜂胶挥发物的成分,但并没有找到答案。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

转机源自陈兆洋做的一个梦。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

在梦里,身为陕西人的他看着餐馆的辣子罐问:“老板,你家油泼面为啥不香?”bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“你搅和一下就香了。”老板回答。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋猛地惊醒。他第一时间打开手机记录自己的想法:油泼辣子被搅拌后散发出香味,蜂胶也一样,被猎蝽涂抹以后,挥发物得以释放。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

随后,陈兆洋对蜂胶挥发物进行了定量分析。结果证实,在自然条件下,蜂胶被无刺蜂放置在蜂巢周围后,随着时间的推移,其表面开始凝固,挥发物含量开始下降。而猎蝽涂抹蜂胶后,由于蜂胶被摊开,与空气的接触面积变大,其中的化学信号就被进一步释放了。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

想象一下,当你精心打造的安全防线,有一天竟被入侵者变成引诱你上钩的致命诱饵!陈兆洋立刻联想到武侠小说的情节——以彼之道,还施彼身。而这一切就发生在真实的“昆虫江湖”里。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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(从图A到图D))猎蝽接近蜂巢口、涂胶、吸引无刺蜂、捕食。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

2 养虫子的幸运儿bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

淡尾食蜂猎蝽将“外缘物体”蜂胶涂在足上,通过改变蜂胶的物理特性,调整自身与猎物之间的信息流,实现捕食无刺蜂的特定目标,这样的行为符合学界对于动物使用工具的定义。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

研究团队介绍,这项研究中“无刺蜂-猎蝽”无脊椎动物系统的伦理限制少,是研究适应性进化和工具使用行为的宝贵模型。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

然而,想要顺利开展昆虫行为实验,养活足够多的实验对象是第一步。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

中国农业大学副教授田里和教授李虎回忆,早在20年前,课题组就想深入开展猎蝽的行为学研究,但屡次止步于繁殖种群的环节。“一方面受限于体系不够成熟,另一方面学生很难坚持。”bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

而陈兆洋,是养虫子的幸运儿。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

时钟拨回陈兆洋硕士报到那天,李虎给了他一个卵块,“这个卵好好养一下,是个很好的猎蝽”。他的眼里瞬间有了光。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

从上幼儿园开始,陈兆洋就对养虫很有兴趣。长大后,每当虫子在掌心停驻,他都会像小时候一样细心观察。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

接手猎蝽后,陈兆洋通常早7点就到实验室,开始饲喂“嗷嗷待哺”的猎蝽。实验室的猎蝽最多时,有数千只。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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陈兆洋工位旁饲养的猎蝽。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋坦言,自己并没有养虫天赋,只是个“乘风而行”的幸运儿。“正好赶上学院搬进了新楼,实验室能提供优越条件,因此才有可能把一个种群维持下去。”bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

硕博连读这5年,陈兆洋从未回家过过年。春节期间,他在实验室饲养猎蝽,实验室老师们则将家里的菜肴带到实验室,与留校的学生们一起吃团圆饭。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

除了建立实验室种群,陈兆洋还要到野外进行活体观测实验。这也是还原并验证结论的关键环节。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

这些年,他多次往返于北京和西双版纳,每次都要在猎蝽“老家”住上一段日子。在西双版纳的山头,他搭建好实验设备,将猎蝽引导到蜂巢口,记录猎蝽与无刺蜂的交互行为。野外的情况变幻莫测,有时刚搭好设备,一阵狂风掀翻一切;赶上暴雨,他还曾被困在山上,与蜂、蝽、跳蚤为伴。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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陈兆洋在版纳进行野外观测。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

回到室内,陈兆洋需要一帧帧检查并记录昆虫的行为。每到吃饭时,野外记录的视频与照片就是他的“电子榨菜”。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

3 不问成果,不计得失bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

5月13日,论文正式上线。20日,陈兆洋受邀与学院师生分享了这项成果。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“5·20”是个甜蜜的日子,这一天也是世界蜜蜂日。巧合的是,这项研究本就与蜜蜂有关。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

分享会的最后一张PPT上,陈兆洋放上了他与“学姐”刘巧巧的合影。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

若不是因为她,陈兆洋不会与这个课题组相遇。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

2018年春天,陪女朋友到北京参加研究生面试的陈兆洋,一同拜访了彩万志教授。“万万没想到,彩老师第一次见到我,就邀请我旁听他当晚的研究生课程,甚至让我上台分享了自己玩虫子的经历。”陈兆洋受宠若惊。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

临别时,他小心翼翼地询问彩老师,自己是否也能考他的研究生。当时,彩万志送给陈兆洋一本书,还在赠言中留下了一句话:穷小虫之理,建科学大业。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

考研第一年,陈兆洋边复习边继续做着各种“兼职”,试图学业、事业两手抓。“既要又要”的他,毫无悬念地失败了。刘巧巧看在眼里,却从未点破。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“二战”这年,他狠了狠心,放下所有杂念,终于如愿“上岸”。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

重回校园后,他与猎蝽和无刺蜂一路“死磕”,却迟迟没有论文“傍身”,时常焦虑。但幸运的是,他所在的研究团队是他的后盾。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

有陈卓师兄手把手教他使用拍摄器材;有王时雨、陈婷两位师妹帮他做食性实验;有田里老师帮他一遍遍打磨论文;有李虎和彩万志两位老师帮他指出问题,修正思考方向;还有“校外导师”汪正威带他参加各种昆虫行为学会议,24小时在线为他提供“情绪价值”……bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陈兆洋深深感激这个团队的每一位老师、同学,在他寸步难行的日子里,给予他引导和鼓励。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

作为论文共同通讯作者的汪正威,对陈兆洋有着特别的喜爱。“他是一个难得‘耐磨’的学生。这种耐磨甚至比热情更重要,因为科研带来的满足常常是滞后的。”bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

最近,陈兆洋即将博士毕业,而刘巧巧也将博后出站。曾经,他在早起喂虫时帮她带早餐,她在他上课时帮忙照顾猎蝽。未来的日子,两人约定继续开创彼此的“小虫大业”。bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

这篇论文上线那天,陈兆洋写了一条长长的朋友圈。除了感谢课题组,他在文末写道:“最后还是要感谢我的刘大佬,多年来风里雨里的陪伴与无微不至的包容照顾,鼓励我做自己喜欢的事情,不问成果,不计得失。”bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

不问成果,不计得失。无论是对所爱之事,还是所爱之人……bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

相关论文信息:bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

https://doi.org/10.1073/pnas.2422597122bE7即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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