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寄生傀儡師

2017-04-22 11:14韓越
中學(xué)科技 2017年4期
關(guān)鍵詞:傀儡弓形蟲毛毛蟲

韓越

當(dāng)我們談?wù)摷纳臅r(shí)候,往往把寄生與貪婪、不勞而獲聯(lián)系在一起。如果稱誰(shuí)是寄生蟲,那就是指他不自食其力,依賴別人過活。這無(wú)疑是用寄生生物的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行比擬,因?yàn)樗鼈兩鼩v程中最重要的部分多在寄主體內(nèi),它們總是努力在最短的時(shí)間內(nèi)從寄主身上吸取最多的營(yíng)養(yǎng),繁殖盡可能多的后代。

不過也許你不會(huì)想到,有些寄生生物不僅不勞而獲,還會(huì)改變寄主的行為,甚至讓寄主變成傀儡或者“僵尸”,完全聽從自己的命令呢!

鼠膽包天

迎貓而上

我們總是用“老鼠遇見貓”來(lái)形容一個(gè)人碰見對(duì)頭、克星時(shí)那種心驚膽戰(zhàn)的樣子,因?yàn)樨埵抢鲜蟮目诵?,老鼠看見貓肯定要繞道走。

貓用尿液來(lái)標(biāo)記自己的領(lǐng)地,老鼠一旦聞到貓尿液的氣味,就會(huì)變得異常的警惕,生怕自己出現(xiàn)在貓的活動(dòng)范圍內(nèi),丟了性命。

但是當(dāng)老鼠被一種叫作弓形蟲(Toxoplasma gondii)的寄生蟲感染之后,它就不一定這么謹(jǐn)慎了??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),被弓形蟲感染的老鼠,會(huì)失去對(duì)貓尿液氣味的警惕感,甚至?xí)鲃?dòng)靠近氣味的來(lái)源,就像希望貓大人笑納自己這份“小點(diǎn)心”一樣。

弓形蟲既可以感染老鼠,也可以感染貓,但是在老鼠的體內(nèi),它們只能從卵發(fā)育為幼蟲,只有在貓的體內(nèi),弓形蟲才能從幼蟲成長(zhǎng)為成蟲,同時(shí)產(chǎn)卵。弓形蟲的卵以包囊的形式隨著貓的糞便排出貓?bào)w外。

當(dāng)這些糞便被老鼠誤食的時(shí)候,弓形蟲就會(huì)進(jìn)入老鼠的體內(nèi),孵化成幼蟲,開始新一輪的生命循環(huán)。因此,弓形蟲稱得上是“聰明”的傀儡師,它讓老鼠失去對(duì)貓的警惕,操縱老鼠“迎貓而上”,從而增加自己從中間寄主老鼠傳播到最終寄主貓的概率。

潛伏引誘 投水自盡

夏日的夜晚,法國(guó)南部的居民在森林里的水塘邊漫步時(shí),或者在自己家后院的游泳池旁休息時(shí),經(jīng)常能看到蟋蟀從草叢里跑出來(lái),快速地來(lái)到水邊,毫不猶豫地跳下去,將自己淹死在水中。

這一行為毫無(wú)疑問是違反常理的,因?yàn)殛懮捏笆强謶炙?。是什么讓它們不再怕水,甚至如此積極地“投水自盡”呢?答案是蟋蟀體內(nèi)的寄生蟲。當(dāng)蟋蟀在水中被淹死后不久,就會(huì)有一只長(zhǎng)長(zhǎng)的成年鐵線蟲(gordian worm)從蟋蟀的身體里出來(lái)。鐵線蟲只有在水中才能找到自己的“伴侶”,完成交配,產(chǎn)出下一代的卵。這些卵會(huì)被水中其他昆蟲的幼蟲吃掉,從而進(jìn)入這些幼蟲體內(nèi)使自己孵化成幼蟲。這些被鐵線蟲感染的幼蟲長(zhǎng)為成蟲并飛離這個(gè)水體后,會(huì)把攜帶的鐵線蟲幼蟲傳染給蟋蟀。鐵線蟲幼蟲在蟋蟀的體內(nèi)最終發(fā)育成成蟲,在合適的機(jī)會(huì)下,誘導(dǎo)蟋蟀進(jìn)行新一輪的自殺。

僵尸螞蟻

自尋死路

在巴西和印度尼西亞的熱帶雨林里,生活著很多螞蟻。螞蟻是群居動(dòng)物,一般情況下,健康的螞蟻個(gè)體是不會(huì)遠(yuǎn)離自己的蟻巢的。但是有時(shí)候,有些螞蟻會(huì)突然變得像迷信傳說中的僵尸那樣,全身晃動(dòng),走路顫顫巍巍的,好像無(wú)法控制自己的身體。一段時(shí)間后,它們會(huì)遠(yuǎn)離蟻巢,獨(dú)自爬到樹木的頂端,在一個(gè)溫度和濕度都適合的地方靜靜死去。沒人知道到底發(fā)生了什么,使得螞蟻要這么做。

在螞蟻死去的三四天后,慢慢地,有一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的桿狀菌絲體從螞蟻尸體的脖子上生長(zhǎng)出來(lái)了——幕后兇手終于現(xiàn)形了!這是一種生活在雨林里的真菌,叫作偏側(cè)蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),被它感染的螞蟻會(huì)失去原本的意識(shí),就像傀儡師手中的提線木偶一樣,變成被控制的僵尸,離開蟻巢,找到適合真菌生長(zhǎng)的地方死去。這時(shí),這種真菌就從螞蟻的尸體中生長(zhǎng)出來(lái)了。十幾天過后,成熟的真菌會(huì)產(chǎn)生很多孢子,借助風(fēng)的力量,這些處于樹頂?shù)逆咦訒?huì)被傳播到很遠(yuǎn)的地方,去感染新的螞蟻。

傀儡毛蟲

死而后已

與螞蟻僵尸類似,毛毛蟲也會(huì)遇上大變僵尸的傀儡師。不過,這一次的傀儡師不是真菌,而是一種桿狀病毒。它可以說是毛毛蟲的天敵,對(duì)其感染性極高,只要毛毛蟲接觸到就會(huì)感染,而且它只會(huì)特異性地感染毛毛蟲,對(duì)其他昆蟲和生物完全沒有感染性。

一般情況下,毛毛蟲都是不怎么運(yùn)動(dòng)的,它們藏匿在植物的葉片下,避免暴露在捕食者的視線之內(nèi)而有性命之虞。但是一旦被這種桿狀病毒感染,它們的行為就變得異常了:在感染的初期,毛毛蟲會(huì)變得特別的活躍,活動(dòng)面積比平時(shí)大很多,這利于將病毒傳播到更遠(yuǎn)的地方;在感染后期,毛毛蟲即將死去,這時(shí)它已經(jīng)非常虛弱了,但仍會(huì)用生命的最后一絲力氣,爬到植物的頂端。這么做有兩個(gè)原因:一是這樣毛毛蟲便暴露在鳥的視線中,有更高的概率被鳥捕食,而病毒在鳥的消化道中不會(huì)被分解,因而會(huì)隨著鳥的糞便傳播到很遠(yuǎn)的地方;二是毛毛蟲的尸體會(huì)被病毒液化,停留在植物頂端,這樣更利于借助雨水和風(fēng)的力量讓新產(chǎn)生的病毒傳播得更遠(yuǎn),從而去感染新的寄主。

傀儡師

的秘密

從這些寄生傀儡師的手段來(lái)看,它們雖然采用了不同的策略,但都改變了自己的寄主的行為,其目的是相同的——為了更好地完成自己的生命周期,增加子代對(duì)新的寄主的傳播概率。它們把寄主當(dāng)作傀儡來(lái)操縱的絕技令人毛骨悚然,讓人想起《異形》等電影里的恐怖場(chǎng)景。那么這種操控是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

隨著研究的深入,科學(xué)家越來(lái)越驚嘆于這些寄生生物的“智慧”:它們有的會(huì)直接入侵寄主的大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng),控制實(shí)施相應(yīng)行為的腦部組織來(lái)操縱寄主;有的會(huì)分泌一些大分子物質(zhì),進(jìn)入寄主的大腦,改變寄主大腦中的代謝,最終實(shí)現(xiàn)操縱。

比如感染老鼠的弓形蟲,它們會(huì)進(jìn)入老鼠的大腦,并在里面繁殖,活動(dòng)范圍分布在大腦中和嗅覺相關(guān)的區(qū)域。因?yàn)槔鲜蟮男嵊X改變了,老鼠就會(huì)失去對(duì)貓尿液氣味的警惕,從而導(dǎo)致了“鼠膽包天,迎貓而上”這樣的奇景發(fā)生。

鐵線蟲雖不會(huì)進(jìn)入蟋蟀的大腦,卻會(huì)分泌一種“Wnt蛋白”,來(lái)影響蟋蟀大腦的生長(zhǎng)以及大腦中神經(jīng)遞質(zhì)的合成與分泌,間接地操縱蟋蟀的行為,讓它們“投水自盡”。

結(jié) 語(yǔ)

你可能會(huì)覺得,上面提到的寄生行為只是自然界中少見的特別現(xiàn)象,其實(shí)不然,它們只不過是冰山一角。首先,寄生生物的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們的想象。據(jù)估算,所有動(dòng)物中有一半左右是營(yíng)寄生的。美國(guó)科學(xué)家在加利福尼亞州的一個(gè)河口進(jìn)行采樣分析,僅僅在這個(gè)河口發(fā)現(xiàn)的寄生蟲的總重量就達(dá)該區(qū)域鳥類的10~20倍之多。其次,寄生生物操縱寄主“求死”的行為在自然界的食物鏈中十分重要,如日本科學(xué)家佐藤拓也在一次野外考察中發(fā)現(xiàn),在一條溪流附近,魚類60%的食物都來(lái)自于被鐵線蟲操縱而溺水死亡的昆蟲。另外,寄生生物還可以改變寄主的其他行為,涵蓋其生命歷程的方方面面,從求偶、覓食到防御行為,幾乎沒有寄生生物不能操縱的。

你也許會(huì)想到,既然有這么多寄生生物,它們又用形形色色的方式操縱著寄主的行為,豈不是會(huì)影響寄主的生存,對(duì)寄主的進(jìn)化很不利?

這倒不用擔(dān)心,因?yàn)樵诼L(zhǎng)的進(jìn)化過程中,各種寄生生物和寄主早已達(dá)成了巧妙的平衡,而且,并不是所有被感染的寄主都會(huì)被操縱。

一方面,寄主強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)在大多數(shù)情況下都會(huì)作出強(qiáng)有力的反擊,將寄生生物趕出自己的身體;另一方面,對(duì)寄主行為的操縱,并非寄生生物單方面就能完成,很多環(huán)境因素也會(huì)產(chǎn)生影響,比如環(huán)境的溫度、宿主的數(shù)量、光照條件等。寄生生物與寄主互相對(duì)抗,這些沒有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)在自然界中每天上演。

如果某一天你看到一只正在靠近貓的老鼠,或者爬到植物頂端的螞蟻,那你或許正在見證一場(chǎng)寄生傀儡師的精彩演出。

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