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寄生傀儡师

2017-04-22韩越

中学科技 2017年4期
关键词:傀儡弓形虫毛毛虫

韩越

当我们谈论寄生的时候,往往把寄生与贪婪、不劳而获联系在一起。如果称谁是寄生虫,那就是指他不自食其力,依赖别人过活。这无疑是用寄生生物的特点来进行比拟,因为它们生命历程中最重要的部分多在寄主体内,它们总是努力在最短的时间内从寄主身上吸取最多的营养,繁殖尽可能多的后代。

不过也许你不会想到,有些寄生生物不仅不劳而获,还会改变寄主的行为,甚至让寄主变成傀儡或者“僵尸”,完全听从自己的命令呢!

鼠胆包天

迎猫而上

我们总是用“老鼠遇见猫”来形容一个人碰见对头、克星时那种心惊胆战的样子,因为猫是老鼠的克星,老鼠看见猫肯定要绕道走。

猫用尿液来标记自己的领地,老鼠一旦闻到猫尿液的气味,就会变得异常的警惕,生怕自己出现在猫的活动范围内,丢了性命。

但是当老鼠被一种叫作弓形虫(Toxoplasma gondii)的寄生虫感染之后,它就不一定这么谨慎了。科学家发现,被弓形虫感染的老鼠,会失去对猫尿液气味的警惕感,甚至会主动靠近气味的来源,就像希望猫大人笑纳自己这份“小点心”一样。

弓形虫既可以感染老鼠,也可以感染猫,但是在老鼠的体内,它们只能从卵发育为幼虫,只有在猫的体内,弓形虫才能从幼虫成长为成虫,同时产卵。弓形虫的卵以包囊的形式随着猫的粪便排出猫体外。

当这些粪便被老鼠误食的时候,弓形虫就会进入老鼠的体内,孵化成幼虫,开始新一轮的生命循环。因此,弓形虫称得上是“聪明”的傀儡师,它让老鼠失去对猫的警惕,操纵老鼠“迎猫而上”,从而增加自己从中间寄主老鼠传播到最终寄主猫的概率。

潜伏引诱 投水自尽

夏日的夜晚,法国南部的居民在森林里的水塘边漫步时,或者在自己家后院的游泳池旁休息时,经常能看到蟋蟀从草丛里跑出来,快速地来到水边,毫不犹豫地跳下去,将自己淹死在水中。

这一行为毫无疑问是违反常理的,因为陆生的蟋蟀是恐惧水的。是什么让它们不再怕水,甚至如此积极地“投水自尽”呢?答案是蟋蟀体内的寄生虫。当蟋蟀在水中被淹死后不久,就会有一只长长的成年铁线虫(gordian worm)从蟋蟀的身体里出来。铁线虫只有在水中才能找到自己的“伴侣”,完成交配,产出下一代的卵。这些卵会被水中其他昆虫的幼虫吃掉,从而进入这些幼虫体内使自己孵化成幼虫。这些被铁线虫感染的幼虫长为成虫并飞离这个水体后,会把携带的铁线虫幼虫传染给蟋蟀。铁线虫幼虫在蟋蟀的体内最终发育成成虫,在合适的机会下,诱导蟋蟀进行新一轮的自杀。

僵尸蚂蚁

自寻死路

在巴西和印度尼西亚的热带雨林里,生活着很多蚂蚁。蚂蚁是群居动物,一般情况下,健康的蚂蚁个体是不会远离自己的蚁巢的。但是有时候,有些蚂蚁会突然变得像迷信传说中的僵尸那样,全身晃动,走路颤颤巍巍的,好像无法控制自己的身体。一段时间后,它们会远离蚁巢,独自爬到树木的顶端,在一个温度和湿度都适合的地方静静死去。没人知道到底发生了什么,使得蚂蚁要这么做。

在蚂蚁死去的三四天后,慢慢地,有一个长长的杆状菌丝体从蚂蚁尸体的脖子上生长出来了——幕后凶手终于现形了!这是一种生活在雨林里的真菌,叫作偏侧蛇虫草菌(Ophiocordyceps unilateralis),被它感染的蚂蚁会失去原本的意识,就像傀儡师手中的提线木偶一样,变成被控制的僵尸,离开蚁巢,找到适合真菌生长的地方死去。这时,这种真菌就从蚂蚁的尸体中生长出来了。十几天过后,成熟的真菌会产生很多孢子,借助风的力量,这些处于树顶的孢子会被传播到很远的地方,去感染新的蚂蚁。

傀儡毛虫

死而后已

与蚂蚁僵尸类似,毛毛虫也会遇上大变僵尸的傀儡师。不过,这一次的傀儡师不是真菌,而是一种杆状病毒。它可以说是毛毛虫的天敌,对其感染性极高,只要毛毛虫接触到就会感染,而且它只会特异性地感染毛毛虫,对其他昆虫和生物完全没有感染性。

一般情况下,毛毛虫都是不怎么运动的,它们藏匿在植物的叶片下,避免暴露在捕食者的视线之内而有性命之虞。但是一旦被这种杆状病毒感染,它们的行为就变得异常了:在感染的初期,毛毛虫会变得特别的活跃,活动面积比平时大很多,这利于将病毒传播到更远的地方;在感染后期,毛毛虫即将死去,这时它已经非常虚弱了,但仍会用生命的最后一丝力气,爬到植物的顶端。这么做有两个原因:一是这样毛毛虫便暴露在鸟的视线中,有更高的概率被鸟捕食,而病毒在鸟的消化道中不会被分解,因而会随着鸟的粪便传播到很远的地方;二是毛毛虫的尸体会被病毒液化,停留在植物顶端,这样更利于借助雨水和风的力量让新产生的病毒传播得更远,从而去感染新的寄主。

傀儡师

的秘密

从这些寄生傀儡师的手段来看,它们虽然采用了不同的策略,但都改变了自己的寄主的行为,其目的是相同的——为了更好地完成自己的生命周期,增加子代对新的寄主的传播概率。它们把寄主当作傀儡来操纵的绝技令人毛骨悚然,让人想起《异形》等电影里的恐怖场景。那么这种操控是如何实现的呢?

随着研究的深入,科学家越来越惊叹于这些寄生生物的“智慧”:它们有的会直接入侵寄主的大脑和中枢神经系统,控制实施相应行为的脑部组织来操纵寄主;有的会分泌一些大分子物质,进入寄主的大脑,改变寄主大脑中的代谢,最终实现操纵。

比如感染老鼠的弓形虫,它们会进入老鼠的大脑,并在里面繁殖,活动范围分布在大脑中和嗅觉相关的区域。因为老鼠的嗅觉改变了,老鼠就会失去对猫尿液气味的警惕,从而导致了“鼠胆包天,迎猫而上”这样的奇景发生。

铁线虫虽不会进入蟋蟀的大脑,却会分泌一种“Wnt蛋白”,来影响蟋蟀大脑的生长以及大脑中神经递质的合成与分泌,间接地操纵蟋蟀的行为,让它们“投水自尽”。

结 语

你可能会觉得,上面提到的寄生行为只是自然界中少见的特别现象,其实不然,它们只不过是冰山一角。首先,寄生生物的数量远远超过我们的想象。据估算,所有动物中有一半左右是营寄生的。美国科学家在加利福尼亚州的一个河口进行采样分析,仅仅在这个河口发现的寄生虫的总重量就达该区域鸟类的10~20倍之多。其次,寄生生物操纵寄主“求死”的行为在自然界的食物链中十分重要,如日本科学家佐藤拓也在一次野外考察中发现,在一条溪流附近,鱼类60%的食物都来自于被铁线虫操纵而溺水死亡的昆虫。另外,寄生生物还可以改变寄主的其他行为,涵盖其生命历程的方方面面,从求偶、觅食到防御行为,几乎没有寄生生物不能操纵的。

你也许会想到,既然有这么多寄生生物,它们又用形形色色的方式操纵着寄主的行为,岂不是会影响寄主的生存,对寄主的进化很不利?

这倒不用担心,因为在漫长的进化过程中,各种寄生生物和寄主早已达成了巧妙的平衡,而且,并不是所有被感染的寄主都会被操纵。

一方面,寄主强大的免疫系统在大多数情况下都会作出强有力的反击,将寄生生物赶出自己的身体;另一方面,对寄主行为的操纵,并非寄生生物單方面就能完成,很多环境因素也会产生影响,比如环境的温度、宿主的数量、光照条件等。寄生生物与寄主互相对抗,这些没有硝烟的战争在自然界中每天上演。

如果某一天你看到一只正在靠近猫的老鼠,或者爬到植物顶端的蚂蚁,那你或许正在见证一场寄生傀儡师的精彩演出。

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