家蚕无愧于天虫的美名＊

陈玉银

（浙江大学 动物科学学院，浙江 杭州 310058）

蚕，自被人类发现之日起，其一生注定不凡。从嫘祖始蚕到如今丝绸风靡全球，蚕业的发展史反映了人类的进步史。伴随蚕业的发展，我国先民创造性的开辟了丝绸之路[1]，建立了桑基鱼塘立体循环农业，影响了全人类的生活方式[2]。蚕桑文化的主角——蚕，享有天虫的美名，是一条集神奇、神圣、神秘又神韵于一身的小虫[3]。5000多年来这条小虫一直陪伴着我们，为我们人类的生活带来了难以估量的福祉，它在我们中国人的心目中已经不再是一条虫子，而是一个神物、一份象征、一种文化。本文将探讨这条吐丝天虫与生俱来和人类赋予的特质与传奇。

1 无悔的一生

1.1 超常的生长速度

家蚕刚孵化时形如蚂蚁，故称蚁蚕，从蚁蚕到吐丝结茧的幼虫期大约22 d～28 d，它们的身体会长大上万倍，用个不恰当的比喻，要是换成人类在一个月的时间里长大成4000 m的巨人，是不是太令人吃惊了？在那么短的时间内要扩大上万倍，它们的皮肤显然没有那么大的扩张能力来包容身体，怎么办呢？就用蜕皮来解决。蚕的幼虫期一共要蜕四次皮，每两次蜕皮之间的那段生长期就称作“龄”，所以就有五龄。每次蜕皮前它们都不吃不动，像睡着了一样，所以我们就称之为“眠”。但其实此时它们没有睡觉，其身体内进行着非常活跃的生理活动，在短短的一天时间内要完成新皮的形成与旧皮的褪去，是非常高效的。还有，蚕儿在每次眠之前会吐少量的丝，把自己的脚固定在桑叶上，在蜕皮时它会在头部裂开一条口子，然后身体慢慢地从这里爬出来，而老皮由于固定在桑叶上就被留在身后，很聪明吧！

1.2 为什么非要作茧自搏

在自然条件下，蚕作为一种完全变态的昆虫，在蛹阶段停止取食，丧失行动能力，很容易受到天敌的伤害，其生命最为脆弱。蚕进化出吐丝结茧的行为，将自身包围在致密的茧壳当中，这时有人就说它是“作茧自搏”，可是蚕儿有话要说了：我这样做是为自己造一个小房子，既可以躲避天敌，又可以放心地在茧里变成蚕蛹并让蚕蛹转变成蚕蛾的形态。所以吐丝结茧把自己裹起来，是蚕适应自然环境并保护自己更好地赢得新生的本能。

我们再来看看蚕吐丝的过程：蚕头部不停地摆动，头部的肌肉随着摆动来回伸缩，将体内液态的蚕丝蛋白抽压出来，呈“8”字形吐出丝圈。这些液态的蚕丝一接触空气，就会迅速凝结成固态丝。蚕就这样不停地摇摆着，连续工作2 d～3 d，吐出不间断的蚕丝达1 km～2 km之长，这需要差不多摇摆30多万次！想象一下，不吃不喝连续工作2 d～3 d会是什么感觉？这就是蚕的神奇之处，真是“春蚕到死丝方尽”啊！此时的蚕其实并没有死，它在吐丝结束后，进行了一次脱胎换骨的革命，完成了如凤凰涅槃般的再生，在短短的几天内把幼虫期的全部器官和组织解离，变成一个纺锤形娃娃模样、有几丁质外壳的蚕蛹，随着蚕蛹颜色的加深，它的内部不停地进行着剧烈的革命，最后又从蚕蛹变成完全不一样的蚕蛾。这短短十几天的两度彻底革命性的变态，又一次让我们感叹天虫的神奇。

1.3 羽化成蛾

前面说到蚕儿很聪明，做个茧子躺在里面就以为高枕无忧了，但人更聪明，发现蚕丝是最好的天然纤维，可为人类所利用。因此，以为做个茧子是最安全的，没想到另一种更高级的动物就看中了这个茧子，这真是“聪明反被聪明误”，反误了卿卿性命。大部分的蚕在化蛹后就不幸的被杀死在茧里，没有机会羽化成蛾，完成它完整的一生，而真是应了那句名诗“春蚕到死丝方尽”，竭尽全力吐出所有的蚕丝后就终止了生命，留得珍贵的蚕丝为人类享受。当然，总有一部分作为传宗接代的种子是有机会羽化生子的。大家都知道蚕茧既然能起到保护蚕蛹的作用，作为纤维皇后的蚕丝当然就有其高强度高弹力等优点，蚕丝的强度是天然纤维中最大的，只比同样粗细的钢丝强度略微逊色，所以不要说小小蚕蛾咬不破蚕茧，就是人的利齿也很难咬破蚕茧。那革命成功后的蚕蛾怎么才能破茧而出呢？又该秀一秀天虫的智慧了，在蛹变成蛾的过程中，它准备的破茧神器就是产生一种叫溶解酶的蛋白质，在它从蛹壳里爬出来的第一件事是将这种溶解酶吐在茧的一端，溶开蚕茧的丝胶，使这一部分的茧丝变得松软，然后用它的爪子拔出一个口子，蚕蛾就很轻松的从这里钻了出来。这时候的蚕蛾是湿漉漉的，过一会晾干了身上的鳞毛，震开翅膀，就开始求偶交配，以产下可育的蚕卵，这时她才算完成了无悔的一生。

2 庞大的家族

2.1 各具特色的家系

蚕所在的家族是非常庞大的，要说远亲的昆虫纲有75万多个种，蚕只不过是其中的一种，要说近亲会吐丝的昆虫也有700多种，但多没有实用价值。这里我们就来认识一下家蚕本身也有不同的种族。家蚕起源于中国，这应该是不争的事实，无论从考古学、历史记载以及上个世纪的细胞遗传学和生物化学研究成果，还是最新的分子遗传学研究结果，都证明了家蚕起源于中国野桑蚕。家蚕在我国古代被驯化后，随着人类活动而向世界各地传播。在漫长的年代中，家蚕经过不同的地理、气象等环境条件下的自然选择和人工选择，并长时间处于地理隔离状态，由于没有品种交换带来的遗传物质的交流，因而形成了不同的四大地理系统，即中国系统、日本系统、欧洲系统和热带系统。各系统又根据化性特征，分化出一化、二化或多化等多种生态类型。因此，家蚕有四大系统八大生态类型，它们各自有自己显而易见的种族特点。

2.2 多姿多彩的品种

家蚕经过几千年的进化，特别是我们祖先的精心驯养以及现代分子育种改造技术的介入，今天的家蚕形成了非常丰富的遗传多样性。中国是拥有家蚕品种资源最多最为丰富的国家，目前在实验室保存的有1000多份，这些多姿多彩的宝贝对家蚕实用新品种的培育作出了巨大贡献。下面举几个例子来认识一下婀娜多姿的蚕花姑娘从卵到蛾不同阶段的美丽模样。

通常大家熟知的蚕卵多为不起眼的灰色或紫褐色等，但在家蚕的基因库里有很鲜艳漂亮的红、粉、白和黑色等。蚕幼虫除了白白胖胖的宝宝样，还有穿着斑马纹、鹌鹑斑、星星和弯月形状等漂亮花衣裳的。蚕蛹的外形较为单一，但1992年12月我国蚕业工作者利用俄罗斯发射的第10颗生物返回式科学实验卫星（1992年12月29日升空，1993年1月10日回收）进行的搭载试验中，发现了螯虾样的蚕蛹。蚕蛾由于在长期的家养驯化和品种选育过程中，向高产、易交配、易管理方向发展，实用蚕品种的蚕蛾已经丧失了飞翔的功能，蛾身多为洁白，但也有黑色蚕蛾和灰色蚕蛾等，蚕蛾的眼睛多数为黑色，但也有红色、黄色和白色等。随着近代、现代育种技术的进步，人类对家蚕的改造是极其显著的，除了提高蚕茧产量和质量外，最为突出的是把两性基本平衡的家蚕改造出只有雄性的世界（雄蚕品种）或只有姑娘的女人国（孤雌生殖）。

2.3 色彩艳丽的蚕茧

随着人类社会工业化的进展，标准化的商品生产需要统一、稳定、高质量的原材料，茧丝的原料也向洁白、高产、高质的方向发展。生产上的实用蚕品种多为白茧系列，因此人们习惯于蚕儿都是做白花花蚕茧的思维。但天虫的世界其实有各路奇才，可以编织出天然的五彩蚕茧。有人问这些蚕幼虫也是吃普通的桑叶吗？有加入人工色素吗？答案是就跟做白茧的蚕儿一样吃普通的桑叶，但吐出或红或绿或金黄或橘红等鲜艳的彩色丝，因为这些蚕儿的遗传基因不一样。是转基因的吗？不是！是在漫长的历史长河中，在自然界为了适应不同的环境形成的保护色，为了伪装与所处环境一样的颜色来保护自己，而慢慢进化来的，不得不又为天虫的能耐而感叹了。

3 辉煌的成就

3.1 曾经的“功勋产业”

你可能很难想象这条小小的虫子是那么的不可思议！她东渡扶桑国，西走欧罗巴，跋涉新大陆，几千年来，伟大的蚕丝业传播一直所向披靡。不仅仅在中国曾经撑起一个绵延数千年的产业，是名副其实的功勋产业。在日本的二战前经济积累和战后重建，蚕丝业均是最重要的功臣。众所周知，上个世纪改革开放的初期，茧丝绸产品出口是我国的主要创汇来源。今天我国的蚕丝业在国民经济中的比重已经很小，但无论是产量还是质量仍然雄冠世界第一（如图1所示），把世界第二的印度远远地抛在后面。

图1 世界各国蚕茧产量百分比（根据中国丝绸年鉴和FAO统计数据）Fig.1 Percentage of Silkworm Cocoon Production Worldwide(according to China Silk Yearbook and FAO statistics)

3.2 当今的模式昆虫

随着社会的发展、科技的进步，家蚕这条小小的虫子也在不断的转变角色，充分发挥她神奇的作用。在20世纪初，家蚕就成为著名的模式生物[4]。所谓模式生物就是生物学家为了揭示某种具有普遍规律的生命现象而选定用于科学研究的生物物种，2002年国际无脊椎动物协会将家蚕确定为鳞翅目模式昆虫。家蚕一直来就是动物遗传学的先驱，是生物教学的理想材料，是优选的生物反应器，是重要的昆虫工厂，还是多种人类疾病的研究模型，家蚕无愧于天虫的美名。

3.3 天虫不老

可以说蚕丝业已经走过了它最辉煌的岁月，古老的蚕丝业在当今社会多元化需求、人造纤维工业进步神速等方方面面的挤压下，的确有些老态龙钟的感觉了，今后的路会怎么走无法肯定。但是在近年来对蚕丝业的一片唱衰声中，天虫依托着高新技术和社会新需求正在进行脱胎换骨的革命，蚕丝业的发展也与时俱进、换发新气象。2019年1月20日，浙江嵊州巴贝集团举行成果发布会，向世界宣告：全龄人工饲料智能化养蚕已经成功量产，让爱吃桑叶的蚕儿吃上人工烹制的美食，住进恒温无菌现代化的“豪宅”，这不仅仅对于推动传统产业转型升级具有十分重要的意义，而且对于家蚕作为生物反应器的商业化应用打开了无量前程。现代生物工程技术应用，更让家蚕身价倍增。将珍珠贝母的生物钙化基因导入家蚕的转基因家蚕可吐出具有生物矿化功能的蚕丝，用于医用材料可有效修复骨组织；导入黑寡妇蜘蛛基因的蚕丝可用于防弹材料的开发。总之，全新的生产方式、经营理念和现代科技让这个古老的产业焕发出更加灿烂的光彩，也许在不久的将来传统意义上的蚕丝业是否还会存在，但可以肯定的是天虫永远不老！