近期，张东教授团队与墨尔本大学Mark Elgar教授团队合作以“Short-term particulate matter contamination severely compromises insect antennal olfactory perception”为题在《 Nature Communications》 发表论文，发现了较低浓度颗粒污染物的短期暴露对昆虫的多种重要生理功能产生影响，进而影响觅食、交配、产卵等多个层面的生存和繁殖行为，使其无法正常行使生态功能。

大气颗粒物污染（PM）与人类的许多急性和慢性疾病相关，甚至在轻度污染条件下短时的暴露就能引起人类呼吸系统、神经系统、循环系统等的生理功能产生显著的影响（Kim et al. 2015）。全球陆地面积超过40%以上的区域大气颗粒污染物的浓度超过了世界卫生组织（WHO）的推荐标准（图1a），甚至一些生态多样性保护区域以及生态脆弱区域的大气污染颗粒物程度也超过了WHO的标准。颗粒污染物对生态系统的影响已需要高度关注。

目前，仅有少数研究关注了颗粒污染物对野生动物的影响（Grantz et al. 2003），但对昆虫这一生态系统中的重要类群的影响还几乎处于空白状态。

结合经典行为学分析和触角电位测量发现，家蝇在东亚地区典型的污染状态中暴露12小时后，其触角对食物和费洛蒙的敏感性约降低7-10倍（图2），直接影响了其在野外寻找食物、产卵地点和交配的成功率。当家蝇在刚羽化时处于颗粒污染物暴露后，即使这些个体重新生活在洁净的生境中，其影响仍然延伸至其生命末期。由此推断，颗粒污染物的暴露对自然界中种群数量低、繁殖率低的昆虫类群可能影响更大。另外，本研究通过比较颗粒污染物的直接暴露对昆虫触角转录组的影响，证明其对触角内大量的基因表达量产生显著的影响。颗粒污染物可能通过影响触角的嗅觉蛋白、能量代谢、细胞膜信号传导等途径进而影响触角对气味的感受功能。此外，通过比较家蝇其他身体部位转录组的变化，发现颗粒污染物可能引起昆虫在全身解毒、信号传导、物质能量代谢和昼夜节律等基因表达水平方面的显著改变。

由于颗粒污染物可能随着大气环流扩散数百甚至数千公里以外，以至于全球超过42%的自然保护区污染颗粒物水平也超过世界卫生组织的标准（图1b）。因此，本研究的发现可能与全球昆虫多样性降低有关 （Klink et al. 2020; Wagner et al. 2021），进而损害生物多样性与生态安全，未来需要在全球不同地区开展颗粒污染物对不同昆虫类群的影响及评估研究。

王企科博士（我校国家理科基地班2011届毕业生）与刘根廷博士生（我校野生动物与自然保护区管理2019届毕业生）为论文的同等贡献第一作者，张东教授为论文的通讯作者。我校闫利平老师、李心钰老师、徐雯恬博士生、裴文娅博士生、吴锦标本科生等，加州大学戴维斯分校的刘贤慧博士（我校国家理科基地班2014届毕业生）、墨尔本大学的Mark Elgar教授、Douglas Hiltion教授、赵海峰博士均参与了本研究。本研究得到国家自然科学基金面上项目（32170450）、北京林业大学杰出青年人才培养计划（2019JQ0318）、Australian Research Council（DP200101615）等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39469-3