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蟑螂的物種專題(國立自然科學博物館 周延鑫)

在生物學裡,無論是以分類的種,或者是每個種類中的個體數目來說,昆蟲都是生物中最多的一種動物,現在已知的種類超過七十五萬種。什麼是昆蟲?在定義上,昆蟲是一種可分為頭、 胸、腹的節肢助物,因為在胸部他有三對足,所以又叫做六足動物。同時有的昆蟲在胸部也可以 有一對翅,例如雙翅目的蚊子,或者是二對翅的半翅目樁象及同翅目的蟬,他們因有翅,故能飛 翔,而有的昆蟲例如蜉蝣的幼蟲,在腹部也可以有鰓,所以他能在水中行呼吸作用,故能在水中生活,所以昆蟲是真正的水陸空動物(圖一),因為昆蟲的生活空間包括水 陸空,故其個體的多樣 性也就非常多采多姿了。今將我研究過的蟑螂以三種方式說明其多樣性如 後,以就教各位前輩專家參考。
一、蟑螂種類的多樣性

在一九八六年春天,有一種新的移居者乘船到 美國佛羅里達的中部,這種新的入侵者只有一英吋,也就是我們所說的亞洲蟑螂,其學名Blattella asahinai是在一九八二年才定出,原發生在印度南方到亞洲的東南端,希望牠此次的入侵美國,不 要像早在墨西哥革命時(1910.1940)的流行謠「『 Cucaracha」一樣,一發不可收拾。談到蟑螂大家都 認為牠是古老的家居害蟲,他有近億年的歷史, 因為自從我們發現蟑螂化石Palebblatta doubillei以 後,無論是從煤炭或是琥珀中存的形象來看,牠 和現在櫥櫃中所見的,沒有什麼太大的差別。當然 你
如果要仔細觀察時,這些外形非常相似的蟲體, 還是有不同的,例如現在的分類學者,可以將蟑螂 分成三千五百種右,其中有五十種是害蟲,例如 在文章開頭時,我們所說的亞洲蟑螂就是一例,但 是大家平比較習慣的種類,還是以美洲蟑螂、德 國蟑螂、棕色蟑螂和澳洲蟑螂為多,因為他們的分佈比較廣,發生密度比較大的緣故。蟑螂如何能在 地球上如此猖獗,牠又是如何在地球上適應現今改變快速的環境,我們人類對牠又認識多少?這些都 是有趣的故事。

二、蟑螂生活史與脫皮次數的多樣性

蟑螂是繁殖力很強的功物,在美國東部,平均 一個房子有一千隻蟑螂以上,而一對德國蟑螂 ,一 年可以繁殖成為十萬隻後代。平常其卵在卵夾內需要十五天才能孵化出來,剛剛孵化的蟑螂 是乳白色 的無翅若蟲。若蟲取食不久,因昆蟲是外骨骼的動 物,要長大就必須要脫皮,一齡若蟲 大概一至二週後再行第二次脫皮,等到第三次或者第四次脫皮以 後,就可以看見翅芽,但是要達 到性成熟之成蟲時 期,平常德國蟑螂都要經過六次到七次脫皮。而美洲蟑螂則要脫皮十至十二次 才行。蟑螂的生長、脫 皮的次數和氣候因子、食物的獲得,有密切的關 係,一般德國蟑螂可以在 兩三個月以內完成生活週期,是屬於「不完全變態」或稱「漸進變態」的昆 蟲。蟑螂的食物非常 複雜,從寵物的食物到擦鞋子 的刷子都可以食用,電線絕緣膠皮、硬紙板、肥皂、油漆屑、腐爛 的葉子、紡織品、皮革、頭髮等亦是。 昆蟲學家也發現十二種蟑螂可以靠漿糊活一個禮 拜,美國 蟑螂光喝水可以活一個月,若什麼都沒有可以活三個禮拜。最近也發現如果蟑蟑螂在食物短 缺, 空問過份擁擠時,蟑螂也會有同類相殘的行 為,這種行為多是剛脫皮的若蟲,及受傷成蟲較易 被 捕食。當然蟑螂也有天敵,例如蜘蛛、蝎子、螞 蟻、寄生蠅、寄生性胡蜂、兩棲動物蟾蜍、蜥蜴 等 等都會捕食蟑螂。而鳥類也是,前面所說的流行歌 曲就是一種同音字,原來在秘魯有一為Troglodytes audax,其俗名為Cucarachero,也會吃 蟑螂,哺乳動物的袋鼠、猴子、老鼠等都是蟑螂 常 見的天敵,所以蟑螂要活下去,也其不簡單。

三、蟑螂在科學研究上的多樣性

由於蟑螂的個體適中,容易飼養,絮殖力強, 構較具代表性,所以長久以來一直是生物學家喜 愛的實驗材料,自從一八八六年發表第一篇有關東方蟑螂的報告以後,對蟑螂生物學的研究一直持 續 到現在。如今對這些昆蟲的研究重點,在我國多是 朝向撲滅牠的可能性,在國際上如國際科學 引用索 引的資料庫1988至1989年的論文為準,發現其中的論文分布有關生物學的有170篇,談論撲 殺方法的 有48篇,談對人類過敏反應約有16篇,講疾病傳 染約有6篇,所以還是基礎研究為重,今 選幾項分 述如下:

(一)蟑螂激素的研究
蟑螂是多態體型的動物,他們的生長需要由 卵、無翅若蟲、 有翅若蟲然後再脫皮成雌雄不同的 成蟲,完成生活史。我們知道高等動物的生長和發育都和激素有關,例如生長激素、性激素等都是。 蟑螂亦不例外,在蟑螂激素的研究中以脫皮素最有 名,其次是青春激素。現代的昆蟲生理學家,都知道昆蟲的變態,或者說當脫皮時,幼蟲要變成幼蟲 或 是成蟲要看此二激素的濃度而定,也就是說,當幼蟲在此二激素都存在時,幼蟲變成幼蟲,如果只 有脫皮素存在時,幼蟲變成成蟲。蟑螂的脫皮腺體 很大,但是脫皮素的鑑定工作,還不是以蟑螂為 材 料而作出的,牠是由德國人Karlson P.在1956年 由l000磅的蠶蛹萃取出來而定出的構造。但是以蟑螂的近親蝗蟲為材料,法國人Lagucux, M﹒在巴斯得大學發現蝗蟲的脫皮素不只是可以使幼蟲有 脫皮的效果,同時也能使發育中的胚受到調節作用。因為他們發現每一次胚之脫皮之前,脫皮素的濃度必須有一高峰產生,依他們的觀察,這可能是產卵動物中母系起源的類固醇荷爾蒙傳遞消息到 胚的最佳證明例子。當然由卵的成熟到胚還有很多 步驟才能完成,其中在卵內的卵黃(vitellin)如何由 卵巢外的卵黃蛋白賀viteHogenin轉移而來,還需要 青春激素及腦內的激素參加共同作用方才能大功 告成。有趣的是,蟑螂的青春激素不但可以調節蟲 體的脫皮與變態,同時也是蟑螂的避孕藥。早在 1970年代,美國有一家新興的股份有限公司 Zoecon,他們曾發掘出些類似青春激素的化合物 Hydroprene及Methoprene也可以使蟑螂不孕,此類化合物對人畜無效,對環境無害,也就是現代人所 說的昆蟲生理性殺蟲劑,廣為大眾所喜愛,因為在 一地區長期使用此物六個月,可以降低蟑螂族群 95%,是以前沒有的好藥,故此藥已經商品化,名 叫Gencor,但是蟑螂的避孕藥是否和我們人類的避孕藥一樣有效,尚需時間來證明。

在體內的激素方面,美國農部的科學家發現, 用蟑螂Leucophaea maderae的頭部作抽出試驗,發 現一種神經性生太物Leucosulfakinin(L.S.K.)其和人類消化激素gastril II及Cholecystokinin相似, L.S.K的氨基酸組成有55%和gastril II相同,此點可以說明可能在五億年前,人類和蟑螂可能有共同 的祖先。如果蟑螂和人類有一些相似之處,那就是 蟑螂也該有些生理的代謝阻止物賀,目前昆蟲學者,已找到了一種可以阻止蟑螂產生能量的物賀, 此物名叫hydromethylnon,當蟑螂吃了此物後,細胞就失去將食物代謝為能量的能力,所以此物可以 放置
在蟑螂的陷阱中而讓他體弱昏睡而死。但是真 正的代謝管制物,在蟑螂體液內可能是一種神經傳 導物貿,由氨基酸組成的Octapamine,此物可以影 響脂肪體的中間代謝,同時和血淋巴組織細胞和中 央神經系統都有緊密的關係,Octapamine又是多種 動物神經衝動的神經傳遞物質,所以它的分泌多 少,一定和蟑螂的生長、生殖以及行為都有密切的關係。

(二)蟑螂性費洛蒙的多樣性研究
在昆蟲體內激素是最有效的化合物 ,在昆蟲體外,費洛蒙則是最有效的化合物,什麼是賀洛蒙 呢?費洛蒙原來是昆蟲不同個體互相交換信息的 一些自己合成的有機化合物,因為功能不同,所以 有疆界、標示食物來源、防衛、聚集與性費洛蒙之分。性費洛蒙則是兩性動物在求偶時,一種性別釋 放出來的化合物,此物可以引誘異性於數里之外(蛾 類),以達到交配的目的。但是蟑螂的性費洛蒙和蛾 類的性費洛蒙費洛蒙性質並不完全相同,例如德國蟑螂的 性甘洛蒙,是由日本人Ishii, S﹒鑑定出來其為 3,1l-dimethyl-2.nonacosanone,因其分子量較大, 揮發性小,所以必須由雄性的觸角碰到雌性的觸角或身體後,方能產生強烈的性反應,所以這種費洛蒙也叫做性刺激劑,而與蛾類長距離的引誘劑有別,在應用上引誘劑比刺激劑有效的多,所以除了在學術上有價值以外,很少人知道有它存在。至於美洲蟑螂的性費洛蒙,早在1974午時,荷蘭的Persoons,C.J﹒發現雌性能分泌四種有效成份,他並命名其中的兩種為斐蠊酮甲及乙(Periplanone A and B,a lO-menbered germacranoid structures)那時大家仍然認為它們都是一種性刺激劑,到了1979年,美國哥倫比亞大學Still,C﹒合成了蜚蠊酮乙,我們在台北華山米倉利用它做試驗,發現此物可以增加雄性蟑螂的誘捕率,因為蟑螂誘捕器裡的性賀洛蒙無須和雌性的觸角接觸,同時也可以引起雄性與雄性偽交尾的作用(圖二),但是其有效距離沒有蛾類性費洛蔔那麼長,可能是界於兩者之問的化合物。最近德國人Hauptman,H.發現蜚蠊酮甲的原來構造
無效,因而他自己又找到了所謂的Hauptman構造,並合成了此化合物,日本人Mori,K﹒在日本也合成了Hauptman構造,並發現此構造經熱處理而轉變為無效的荷蘭人構造,所以重新命名Hauptman構造為蜚蠊酮甲。我們利用日本人合成的晶體蜚蠊酮甲以雄性的觸角作嗅覺試驗,發現蜚蠊酮甲與乙都有效果,現在蜚蠊酮丙與丁的構造都已確定,並在德國合作成功,它們的應用是否能成功,仍有待來日科學家的努力了。

四、結語

因為昆蟲的多樣性分佈, 所以我們可以說在地球的任何一處都能發現昆蟲,例如蟑螂就是一種常見的家屋害蟲, 因為牠已在地球上活了三億年,例如有人假設我們一但發生全球核子大戰,人類可能會 被消滅,但是蟑螂則不會,為什麼呢?因為放射生物學家發現,人類的身體(骨骼在內) 可以忍受最高的放射量是5 rems,一但總輻射量超過800 rems我們則必死無疑,可是蟑螂骨骼在外面,牠可以忍受較高的輻射劑量,依照實驗數據美洲蟑螂 可以忍受967,500 rads(rads是一種單位 ,指非人生物組織所受的放射量,和rem相似),德國蟑螂可以忍耐 9,0O0 至105,0O0 rads 之間 ,所以就是有核子爆炸 ,蟑螂也能倖存不死,這也說明了生物對幅射的多樣性,可見蟑螂不是弱者。現在美國政府用在消滅蟑螂的一年費用就有十五億美元,大概是美國政府用在愛滋病防治預算約兩倍,但是蟑螂依然故我。所以我們不如化干戈為玉帛,想想如何和蟑螂共存。從另一方面來看 ,蟑螂也是有不少益處的,例如中國人早就認為蟑螂可以為中藥,有利尿的作用 ,至少蟑螂的卵在澳洲、泰國、 日本與美國都曾被認為是一種高蛋白食品。當然這種動物作實驗的材料,因牠而產生的知識對人類的貢獻,就更不能以言語來形容了 。

居家衛生好幫手「攻蟑剋星」輕鬆殺蟑螂

據估計,全世界之蟑螂大約有4000種。其中於居家環境中較常見者有七種,而以美洲蟑螂、德國蟑螂為最多。蟑螂棲息活動之範圍廣泛,且與人為伍,牠們經常取食腐敗食品或食物殘餘,又常出沒於不衛生的地區。蟑螂這種生物,每15天生育一次,一年會生出10萬隻。台灣專門研究生產蟑螂餌劑業者表示蟑螂為雜食性,食料範圍頗廣泛,凡人類所食之牛奶、巧克力、乳酪、麵粉製品、穀物、魚肉等無不嘗試之,惟最喜澱粉質及糖類食品。尤其是沾有汗斑的污跡及裝訂處、皮革(皮鞋之內層)、毛髮、壁紙、昆蟲所脫之皮、死的或殘廢的同類、其他昆蟲或動物之屍體、新鮮或乾燥之血液、家畜糞便、患者之痰等。

牠們夜出覓食,日間則藏匿於牆、櫥櫃、抽屜、傢俱之空隙裂縫內,以免受干擾或其他天敵之侵害;但在受到驚擾或在棲身場所之族群密度過高時,白天亦可發現。蟑螂之取食過程中,時常嘔出部份消化之食物及邊食邊排其糞便之習性,造成衛生之害,而且其具有臭腺,能分泌臭液,被爬過之食物即留下極難聞之臭味。

蟑螂性喜溫暖潮濕,具群聚性、夜行性及趨觸性。台灣業者特別針對台灣悶熱潮濕的天氣研究出能針對台灣蟑螂的「攻蟑剋星」強調貼心設計,方便使用不沾手,不必擔心家中寵物或幼兒誤觸殘留物,並通過台灣製產品MIT微笑標章品質驗證制度(NO.03100002)。

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