科学家们使用超过1000种化学物质的库进行了研究，以探索农药对昆虫种群的影响。他们的研究结果表明，57%的化学物质在非致死水平下影响了果蝇幼虫的行为，而高浓度的化学物质在短期暴露后对它们的长期生存产生不利影响。当周围温度提高四度时，这些影响加剧。
虽然许多人认为臭虫、蚊子和棉铃虫是不受欢迎的昆虫，但这些昆虫对于我们地球的生态平衡至关重要。著名生物学家E·O·威尔逊曾说，如果昆虫消失，我们的生态系统将面临崩溃。
研究人员观察到昆虫行为的变化和它们种群的下降，年均下降2-3%。这一趋势促使人们调查潜在的原因，包括由于过度开发造成的栖息地破坏、气候变化以及化学物质的使用。
最近，EMBL的研究人员及其合作伙伴研究了农药、 herbicides和其他农化产品对昆虫种群的影响。他们系统性地将果蝇幼虫暴露于EMBL独特化学库中的超过1000种化合物，以进行大规模的农药测试。
研究中使用的幼虫来自不同地区，研究人员在其生命周期的各个阶段观察了它们的发育阶段、行为和长期生存情况。研究表明，57%的受测试化学物质在非毒性水平下对幼虫的行为产生了显著变化。相反，暴露于高浓度水平则对果蝇的长期生存产生了负面影响。
“我们发现，即使是最小剂量的化学物质也导致了影响发育和行为的关键生理过程的广泛变化，”该论文的主要作者、EMBL Crocker研究小组的博士后研究员Lautaro Gandara评论道。“当我们将生长室的温度提高四度时，这些影响更加明显，反映了全球气温的上升及其对农药影响幼虫的潜在影响。”
研究人员最初将生长环境的温度提高了两度（从25°C/77°F到27°C/80.6°F）。在观察到较小的变化后，他们再次提高到29°C/84.2°F，这一温度仍在许多地区的典型夏季温度范围内。在这个温度下，他们注意到显著的影响。
“此外，我们将一些常见的空气中的化合物以生态相关的剂量结合，并从果蝇孵化时开始让其暴露。这导致了更明显的影响，”EMBL小组负责人、最近研究的资深作者Justin Crocker表示。“我们记录到卵产率下降60%，这表明可能伴随着卵产率下降的其他行为变化，如驼背行为在未暴露的组中很少见。”
‘驼背’是指幼虫身体位置的夸张，这可能表示压力或痛苦，并可能暗示着潜在的问题，如毒性、神经干扰或其他生理干扰。
“虽然驼背可能看起来微不足道，但即使是小的行为变化也会影响个体适应力，特别是在进食、交配和运动等方面，”Crocker补充道。“科学家了解动物如何相互作用以及与生态系统的互动对于预测栖息地丧失或气候波动等变化的后果至关重要。”
研究人员指出，他们仍然不清楚驼背是否与观察到的其他行为变化有关，例如产卵率下降。然而，幼虫花过多时间驼背而不是进食，可能在其自然栖息地中无法繁荣发展。
Gandara和Crocker与其他科学家合作开展了这项研究。来自巴斯德研究所的Jean-Baptiste Masson和François Laurent，以及EMBL的Christian Tischer团队，贡献了基于AI的方法，以高统计精度分析行为效应。来自EMBL的其他合作者包括提供化学文库的Zimmermann小组、提供蛋白质组学专业知识的Savitski小组，以及提供计算生物学的Zimmermann-Kogadeeva小组。
合作者Vicky Ingham是海德堡大学医院的小组负责人，Arnaud Martin是乔治·华盛顿大学的生物学副教授，他们协助EMBL研究人员将研究扩大到蚊子和蜜蝶，发现了类似的趋势，验证了他们的实验方法和发现。
“昆虫，即使是那些被视为麻烦的昆虫，对我们的星球不可或缺。它们为我们的农作物授粉，并且是食物链的基本组成部分，”Gandara表示。“多年以来，许多人猜测影响昆虫行为变化的各种因素，但这项研究突出了一个重要的贡献因素。这项研究的一个重要结论是，即使是小量特定化学物质也能产生重大影响。”
昆虫行为在维持生态系统平衡中发挥着至关重要的作用。此外，随着昆虫数量的减少，基因多样性也在减少，而基因多样性对于物种适应当前和未来的环境变化至关重要。
“这项研究的积极方面是，我们了解了哪些化学物质引起特定的分子和行为变化，”Crocker说道。“通过提供有关这些化学物质的效应和毒性的资讯，我们的发现可能会为更有效地保护人类健康和环境的监管和工业实践提供信息。”
