浅谈寄生生物操控宿主行为的机制

李青阳郑州市第四中学

浅谈寄生生物操控宿主行为的机制

李青阳
郑州市第四中学

大自然是神奇的，孕育出各种各样的生命形态与生活形式。在作者看来，最神秘迷人的莫过于寄生生物。它们从宿主体表或体内获取营养以维持生存与繁殖。其中，有部分种类生物甚至通过操控宿主行为的方式以满足自己的生存需要。本文以这些生物为中心，分类系统的介绍了营寄生生物操控宿主的行为以及其部分作用原理。

寄生生物；控制宿主；寄生病毒；寄生真菌；弓形虫等

说到“丧尸（Zombie）”，人们就会联想到各种美国电影、电视剧中的怪物。它们是人类死亡后由于某些原因而“复活”的尸体，没有自主意识，智力低下，以活物、生肉为食。较为普遍接受的说法是：某种病毒感染人体，但其并不会直接导致人体机体死亡，而是在机体由于其他原因死亡后掌控其神经系统以达到控制宿主的目的。例如《丧尸生存手册》（作者：Max Brooks）中的“Solanum病毒”，《生化危机》（CAPCOM的一款游戏）中的“Tyrant-Ⅴirus”病毒等。当然，这些可导致人类死后出现异变的病毒在现实世界中尚未得到证实。但自然界中的确存在着控制宿主的寄生行为，包括一些寄生病毒，寄生真菌，寄生性昆虫，原生动物等。具体都有哪些令人大开眼界的寄生现象呢？下面，让我们走进神秘的寄生世界。

一、寄生生物类型

1.体内寄生生物：体内寄生生物常见的有：人和动物体内的蛔虫、丝虫、绦虫、蛲虫、钩虫、血吸虫等，还有植物的三化螟虫和一些细菌、病毒等。在它们的生命活动过程中，除了消耗寄主的营养物质以外，有些还毒害甚至破坏寄主的细胞、组织，使寄主受害生病甚至死亡。例如，肝炎病毒使人患传染性肝炎，艾滋病病毒使人丧失免疫力，结核杆菌使人患肺结核病，痢疾内变形虫使人患阿米巴痢疾，三化螟虫使水稻形成枯心苗和白穗等。

2.体表寄生生物：体表寄生生物主要是一些菌类、虱、蚜虫和红蜘蛛等。它们附着在寄主的体表，吸食寄主的营养汁液或血液，使寄主产生体表疾病甚至感染传染病。

二、寄生生物操控宿主行为的机制

本文重点谈一谈体内寄生生物操控宿主行为的机制。1.寄生病毒

舞毒蛾型杆状病毒。

舞毒蛾型杆状病毒在入侵毛虫体内后，可使其失去控制能力而自己攀爬至树顶，而不是躲避在树背后的阴凉处。当攀爬至树顶后，毛虫便很容易暴露成为鸟类捕食的目标。一些未被鸟类完全吃掉而剩下的毛虫尸体最终会腐烂（如右图），而寄生在其体内的病毒颗粒在吸取完养分之后就会跑出来躲藏在树叶的背后，以等待时机感染下一个新的宿主。美国宾夕法尼亚州大学化学生态学家Kelli Hoover曾表示：“一些病毒的生活方式非常奇特，人们对它们的了解很少。我相信很多人都不会对它们这些奇特之处进行细致的观察。”但因病毒在舞毒蛾体内便可增殖，其此举目的尚不明确。个人猜想之一是其需借助鸟类拓展其生存空间。

2.寄生真菌

僵尸真菌（Ophiocordyceps unilateralis类真菌）。

它可以通过释放出类似于致幻药的化学物质吸引蚂蚁并通过酶入侵其体内。具体作用机理尚不明确，但可以确定的是，它通过释放某种生物碱从而达到控制蚂蚁的目的。这类真菌通常寄生在木蚁身上，被感染的木蚁会受控制远离自己的蚁群在外独自漂泊。它们在死前会找到离地面大概十英寸的树叶，用下颚紧紧咬住树叶中央的主叶脉，从而将自己困死在树叶上，同时这种寄生真菌也被锁定在树叶上。这种高度的环境的湿度和温度都是最适宜真菌生长的，它们从蚂蚁头部长出萌芽，并于夜间将孢子释放向地面从而感染其它蚂蚁。

据美国国家地理网站报道，科学家在巴西雨林发现了新的“僵尸真菌”。起初被认定为单一物种的Ophiocordyceps unilateralis类真菌目前被确定为包含四个截然不同的种群，并且它们都可以对蚂蚁进行精神控制。4种新发现的僵尸真菌会采用不同的方式传播孢子。有些形成细细的“传染钉”，从受害蚂蚁的身体伸出，感染过路的蚂蚁。有些则在被感染的蚂蚁体内长出“爆炸性”孢子，当其他蚂蚁靠近尸体时，它们便射出孢子，击中这些毫不知情的过客，进而将它们变成“僵尸”。这类虫草属真菌均生活在热带雨林中且每种都拥有最适合它攻击的蚂蚁种类，这意味着全世界的热带雨林可能存在着上千种“僵尸真菌”。

有证据表明在4800万年前这种真菌就已经进化出来控制蚂蚁的能力，并且其它一些昆虫也能沦为其猎物，但是否具备精神控制能力尚不清楚。

目前科学家发现了一种可以阉割“僵尸真菌”的双重寄生菌（hyperparasite fungus）。这种双重寄生菌能够寄生于“僵尸真菌”上，破坏绝大多数“僵尸真菌”的孢子，使其只有大概6.5%的孢子能够存活下来，因此，即使周围有一大群僵尸蚂蚁，其余健康蚂蚁也很少会被感染了。（如右图：那些白色又夹杂着黄色的东西就是双重寄生。）

3.寄生性昆虫

（1）扁头泥蜂（Ampulex compressa，又称翡翠蟑螂蜂）

扁头泥蜂外壳是孔雀绿的颜色，带有金属光泽。它们原产于亚洲和非洲，虽然体型微小，但却不惧于去捕捉大得多的蟑螂，并迫使后者按自己的意愿行事。载有受精卵的蟑螂蜂，在寻找到合适的宿主之后，会用两次精准的叮螫使其臣服。它首先蜇蟑螂的中间部分，导致蟑螂前脚弯曲。这种短暂的麻痹让它有更充裕的时间进行下一次攻击。第二次它将针刺直接穿过蟑螂的外壳，进入蟑螂的脑部。这根刺实际上也是一个感觉器官，这个器官上有小的突起物可让其感觉到蟑螂脑中的不同质地，它会将毒素注射入两簇非常具体的神经元中。

以色列科学家Frederic Libersat和Ram Gal发现，这种毒素封闭了一种叫真蛸胺（octopamine）的神经传递素，真蛸胺的作用类似多巴胺（dopamine），与走路之类的复杂行为模式相关。但这种毒素它不会杀死蟑螂，也不会麻痹使其丧失活动能力。事实上，如果蟑螂愿意，它可以随意的走开，跑开或飞开，但它没有选择这么做。这种毒液的神奇之处是使它丧失了逃跑的意愿，而不是逃跑的能力——蟑螂大体上被关闭了神经系统中逃避危险的本能。借此蟑螂蜂能够通过控制蟑螂的一根触须引导它进入自己的洞穴。随后蟑螂蜂将会把洞口用卵石堵上，大约八日以内幼虫会吃光蟑螂的内脏，然后在其体内织茧。大约四周后幼虫成年，破茧而出，钻出蟑螂体内。

（2）寄生黄蜂（Hymenoepimecis argyraphaga）

寄生黄蜂有很多种，但有一种寄生黄蜂以其独特的寄生方式而闻名——哥斯达黎加黄蜂（Hymenoepimecis argyraphaga）。这种黄蜂外貌类似其它寄生蜂，有黑色的头，黄棕色且细长的下颚，大眼睛，细长的触须以及细瘦的腿（前腿大小在个体间存在差异）。这种黄蜂通常在树叶尖端进行交配，所以它们喜欢有浓密植被的地方。而在浓密丛林中，暴雨和大风便成了茧最大的威胁。所以雌性黄蜂选择借助蜘蛛（一种名为Plesiometa的蜘蛛）之手保护自己的后代。

雌蜂袭击蜘蛛时又可以采取两种策略：①在空中盘旋几秒后迅速下降，用腿紧紧抓取蜘蛛，并注射毒液麻痹蜘蛛。②雌蜂躺在网中间假装受伤，在蜘蛛靠近时，它抓住蜘蛛的螫并将毒液注射入蜘蛛头部或腹部使其瘫痪5到10分钟不等。不管采取何种措施，当蜘蛛瘫痪后，雌蜂会将卵安置在蜘蛛腹部。一般一个蜘蛛身上只被安置一枚卵，因为其它雌蜂在发现这只蜘蛛后会将原有的卵去除出去，又或者安置两枚卵，小的幼虫会被大的幼虫排斥掉。

第一龄幼虫会在蜘蛛腹部开出一个孔并吸食其血液以获取营养，同时会注入某种化学物质延缓血液凝固。血液干后会形成一种“马鞍”状的图形。二到三天后，幼虫蜕皮进入二龄期，这个时期的幼虫可以伸出一对钩状结构紧扣在“马鞍”状血块上，借此保持其在卵壳外紧密连接在宿主身上。这种黄蜂的具体龄期是未知的。但在幼虫的最后龄期，它会通过化学物质诱导宿主蜘蛛在合适的地点编制出一个特别的网。这种网不是普通的同心圆式的网（左图），其结构很特别（右图）。特殊的网架结构使其韧性强大，可以支撑并保护幼虫的茧。一旦完成这个任务，蜘蛛会瘫痪并死去。而在蚕食完蜘蛛仅剩的血肉后，幼虫会从蜘蛛腹部破出，开始其新的生命周期。

4.寄生动物

（1）绦虫（tapeworm）

绦虫是一种肠道寄生虫，体长1厘米到15米不等，属扁形动物门的绦虫纲。它们的体型更像是一根活着的肠子，一端是生殖器，一端是钩状的嘴。

卤虫（artemia），一种盐水虾，俗称海猴子。它的体型很小，是典型的独居类型生物。但是它们却又经常聚集这些大的红色群落中，范围可达数米。这一现象的产生便源于这种寄生虫——绦虫。这种绦虫不仅仅在宿主体内吸取营养，它也做其他的事。它会阉割卤虫，它将卤虫从透明变为赤红色，它也会延长卤虫的寿命，并且就如同生物学家Nicolas Rode所发现的那样，它让卤虫成群出没。绦虫和许多其它寄生虫一样，有着复杂的生命周期，包含不同的宿主，而卤虫只是它漫长旅行的第一步。它们最终的宿主目标是更大的火烈鸟，因为它们只有在火烈鸟的肠道中才能繁殖。这也就是为什么它操控卤虫形成这样显眼的有色群落，让火烈鸟更容易发现它们并吞食。和大多数群聚目的不同，卤虫不是为了安全，而是不情愿的受绦虫操控而使处境变得更加危险。

（2）铁线虫（GordiaceaⅤon Stebold）

铁线虫有很多名称，如发形蛇，毛细线虫，戈尔迪乌斯线虫等。就如同名字像名字所展现的那样，铁线虫通体黑色，体型细长，可达一米左右，隶属于线形动物门，为铁线虫纲蠕虫的总称，有250～300种。幼虫寄生在节肢动物体内，可通过水源感染人体，使人体患上铁线虫病。

当蚱蜢或蟋蟀吞下了铁线虫幼虫，就变成了俗称的自杀蚱蜢或自杀蟋蟀。幼虫在其体内长大成年，但它们需要到水中交配。所以为了完成繁殖，它们释放一种扰乱宿主大脑的蛋白质，使其行为不定。当宿主靠近水体时，它会跳入并溺死。之后，铁线虫成虫变从宿主体内蠕动出来。

5.寄生类原生动物

弓形虫（Toxoplasma Gondii）。

弓形虫中医叫三尸虫，是细胞内寄生虫。可寄生于人体细胞内，随血液流动，到达全身各部位。它是专性细胞内寄生虫，球虫亚纲，真球虫目，等孢子球虫科,弓形体属。

弓形虫属于体型最小，结构简单的一类叫作原虫的寄生虫。它可以寄生在各种各样包括人的哺乳动物体内，但只有在猫及其他猫科动物中才能进行有性繁殖，在其他动物体内只能进行无性繁殖。

Joanne Webster等科学家已经证实，当它感染老鼠之后，就会把这种啮齿动物当做自己的进攻导弹。如果被感染的老鼠闻到了“美妙”的猫尿味，它不会聪明的逃跑，相反地，它会跑向气味的发源地。至于弓形虫是如何做到的，我们尚不清楚。我们只知道弓形虫释放出一种酶，这种酶制造出有关奖励与愉悦机智的产物——多巴胺。这种酶会将老鼠大脑中的特定部位作为目标，涉及性冲动的部分。但这些支离破碎的信息如何编排在一起而达到这种奇妙的效果，尚不明确。

这种单细胞生物，没有神经，没有意识，但它却可以控制老鼠这样的哺乳动物，而人类也是哺乳动物。我们与老鼠有着近乎相同的大脑构造，相同的细胞，同样的穿梭其中的化学物质，以及同样的寄生虫。这是否意味着我们也可能面临着和老鼠一样的命运？

据不完全数据推测，全世界有三分之一的人口已经感染弓形虫，但其在人体内不会引起典型病症，大部分时间处于休眠状态。但近期有实验表明，弓形虫或许对人的精神状态产生着部分影响。芝加哥大学的埃米尔·科卡罗和他的团队则想弄清楚弓形虫感染是否与攻击冲动有关。据《新科学家》杂志网站23日报道，他们招募了358名成人志愿者，并将他们分为三组：ⅠED（间歇性暴发性障碍精神病）患者组、其他精神疾病患者组和未诊断出任何精神疾病的对照组。结果表明，ⅠED患者弓形虫检测呈阳性的比例是对照组的两倍，其他精神疾病患者的感染几率也较高；所有检测结果呈阳性的志愿者，在实验中表现出攻击冲动的程度也更高。并且科卡罗认为，弓形虫感染者的攻击冲动增强，可能是因为大脑中的神经递质发生了改变——要么是杏仁核（大脑中控制威胁反应的部分）中的神经元受到了过度刺激，要么是前脑功能受损。

但这也只是实验的观测结果，只有患病前后的对照实验才更具说服力，而这显然是难以实现的。还有一种方法可以进行验证，那就是对检测呈阳性的ⅠED患者施以弓形虫感染治疗，看看能否使他们的行为有所改变，但唯一的问题是，治疗过程很长，因为弓形虫很难被杀死。对于弓形虫对人是否有精神控制作用，又或者说是精神影响作用，科学家们也都各执己见。在作者看来，神奇的自然界既然有能力孕育出人类这样高等的物种，或许也有能力孕育出掌控其行为思想的生物。

三、普遍存在的寄生现象

寄生虫体型微小，并且一大部分时间生活在其他动物体内，所以它们容易被我们忽略，但这不意味着它们不重要。几年前，Kevin Lafferty带领一组科学家前往三个加州的河口。它们几乎将所有发现的东西进行称重，解剖，并记录。他们发现寄生虫数量极为巨大。最常见的是吸虫，一种常见的专门阉割宿主的蠕虫。单个吸虫是难以观察，体型微小的。但如果将它们聚集起来，就会和河口中的鱼等重，并且是所有鸟类重量的三到九倍。一个叫佐藤拓也的日本科学家也曾发现，在当地一条溪流中，被铁线虫寄生而跳河溺亡的蚱蜢，蟋蟀等昆虫，为当地鲤鱼提供了60%的日常饮食。操控不是一种异常现象，它在我们的身边时刻发生着，并且是相当重要的一部分。目前科学家已经发现成百上千的操控案例，并且我们已经开始慢慢了解它们是如何做到的，这无疑是激动人心的。

鉴于这种操控的普遍性，人类作为唯一没有被操控的物种是难以置信的。它们使我们从侧面去观察我们所处的大自然，并质疑我们所目睹的行为，无论是简洁明了还是令人费解。当寄生虫的这种行为令人毛骨悚然时，我想这种令我们惊讶的能力无疑也使它们变得更加有魅力。对目前的人类来说，自然是神秘的，未知的。我们应怀着一颗敬畏之心面对生育万物的自然，以此才能谋求更大的发展与未来。

[1]《Parasite Rex》——Carl Zimmer.

[2]寄生虫的逆袭——Ed Young.

[3]Erin Fowler(author),Radford University,Elizabeth Wason(author,editor).