很少有人喜欢臭虫、蚊子或棉铃象鼻虫，但昆虫在构成地球环境的生命循环中起着关键作用。事实上，世界著名的生物学家e·o·威尔逊有一句名言：如果昆虫消失了，我们的环境将会崩溃。
科学家们注意到，昆虫的行为一直在改变，它们的数量正在减少，平均每年减少2-3%。这促使他们调查这种变化的潜在原因，如过度开发导致的栖息地丧失、气候变化和化学品使用。
EMBL的研究人员和合作者最近调查了杀虫剂、除草剂和其他农用化学品如何影响昆虫种群。他们系统地将果蝇幼虫暴露在EMBL独特化学文库中包含的1000多个分子中，该文库以易于用于大型屏幕的格式存储了各种农用化学品。
这些果蝇幼虫来自多个地理位置，研究人员在它们的生命周期中跟踪它们的发育时间、行为和长期存活率。他们发现，57%的测试化学物质显著改变了果蝇幼虫的行为，即使是在已知不会致命的量下。在同样的暴露后，更高水平的化学物质损害了果蝇的长期生存。
“我们发现，当我们将幼虫暴露于非常低剂量的化学物质中时，这种暴露会引起生理过程的广泛变化，这是它们发育和行为的核心，”劳扎罗·甘达拉说，他是一篇论文的第一作者，在《科学》杂志上报告了这些发现，同时也是EMBL克罗克研究小组的博士后。“当我们将生长室的温度提高4度时，这些变化就加剧了——这一决定源于全球气温一直在上升，可能会影响杀虫剂对幼虫的影响。”
科学家们首先将生长环境的温度提高了2度（从25°C/77°F提高到27°C/80.6°F）。当他们没有看到太大的差异时，他们进一步将温度提高到29°C/84.2°F，这仍然是世界上大部分地区夏季温度范围的代表。在那一点上，他们看到了明显的影响。
“此外，我们以生态相关的剂量混合了一些最常检测到的空气中化学物质，再次暴露了刚孵出的果蝇。然后我们看到了更强的效果，”EMBL小组组长、最近科学论文的资深作者贾斯汀克罗克说。“我们观察到产蛋率下降了60%，这预示着种群数量的下降，但也预示着其他行为的改变，比如更频繁的驼腰，这种行为在未经治疗的群体中很少见。”
“驼背”是指幼虫以夸张的方式弯曲或卷曲身体。它可以表明压力或不适，但更重要的是，潜在的问题，如毒性，神经系统的影响，或生理过程已经中断。
克罗克补充说：“从表面上看，驼背似乎无关紧要，但即使是行为上的微小变化，如果对进食、交配和迁徙产生不利影响，也会影响健康。”“科学家需要了解动物如何相互作用以及它们的环境，以预测栖息地破坏或气候变化等变化对生态系统的影响。”
科学家们承认，他们还不知道这种预感是否与他们发现的其他变化有关，比如产卵率降低。这两种行为可能毫无关联。尽管如此，花很多时间拱腹而不是进食的幼虫很可能不会在自然环境中茁壮成长。
甘达拉和克罗克与其他几位科学家合作进行了这项研究。巴斯德研究所的Jean-Baptiste Masson和franois Laurent，以及EMBL的Christian Tischer团队，提供了人工智能驱动的方法，以高统计分辨率理解行为影响。EMBL的其他合作者包括齐默尔曼集团（Zimmermann Group）及其化学文库，萨维茨基集团（Savitski Group）的蛋白质组学专业知识，以及齐默尔曼-科加德耶娃集团（Zimmermann- kogadeeva Group）的计算生物学专业知识。
海德堡大学医院的合作伙伴Vicky Ingham和乔治华盛顿大学的生物学副教授Arnaud Martin帮助EMBL研究人员扩大了他们的实验范围，分别包括蚊子和彩蝶，他们在那里发现了相似的模式，从而能够验证实验方法和结论。
“昆虫——即使是那些看起来像害虫的昆虫——对地球至关重要。它们为我们食用的植物授粉，是食物网的重要组成部分。”甘达拉说。“长期以来，人们猜测昆虫行为变化的各种原因，但现在这项研究有助于澄清一个重要的影响因素。这项工作最大的收获之一是，即使少量的某些化学物质也会产生影响。”
动物行为在维持生态系统平衡中起着至关重要的作用。此外，随着昆虫数量的减少，遗传多样性也在减少，这对物种适应当前和未来的环境变化至关重要。
克罗克说：“这项工作的积极方面是，我们对哪些化学物质会导致某些分子变化以及相关的行为和发育变化有了新的认识。”“通过提供有关化学品影响和毒性的数据，这些分析可以转化为更好地保护人类健康和环境的监管和工业实践。”
