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          现实中真的存在“毒液”这种共生体吗?

          文章来源:动物研究所   发布时间:2019-11-20  【字号:     】  

            最近热映的电影《毒液:致命守护者》中,记者埃迪·布洛克受到来自外星的共生体——毒液的控制,最后和毒液一起拯救了世界。那么现实中像毒液这样,可以入侵宿主身体、控制宿主行为的共生体是真实存在的吗?

            答案是:存在的!毒液对埃迪·布洛克的控制其实是一种寄生行为,广义上也属于共生。根据寄生者对宿主的影响,共生大致(也有其他分法)可以分为:

            1、偏害共生:对其中一方生物体有害,对其他共生线的成员则没有影响;

            2、互利共生:共生的生物体成员彼此都得到好处;

            3、偏利共生:对其中一方生物体有益,却对另一方没有影响。

            对于人类而言,毒液是一种偏害共生,它会取食人体的器官,可是神奇的是毒液与埃迪竟然形成互利共生,埃迪是毒液的“坐骑”,而毒液则帮助埃迪度过重重难关。下面大院er就带你去看看现实世界中的种种共生现象!

          冬虫夏草

            人们广为熟悉的冬虫夏草其实就是自然界中的“毒液”。

            高山之上活跃着一种叫蝙蝠蛾的昆虫,每年的7-8月份,它们的卵发育成幼虫。此时,恰逢虫草菌的孢子成熟,它们不同于植物的种子—只要有阳光、土壤和水分就可以自给自足,而虫草菌属于异养生物,只能靠寄生生活。

            一次偶然的机会,虫草菌散落的孢子,遇上了蝙蝠蛾的幼虫,就像找到了一个坚强的依靠,于是它结束了漂泊的生活,有了一个安稳的家。而蝙蝠蛾幼虫也“心甘情愿”,用它的一生一世来供养虫草菌。冬季里,蝙蝠蛾幼虫转进土壤里蛰伏,虫草菌在其体内积攒萌发的力量。待到来年春暖花开,虫草菌的菌丝不断生长,不断地汲取蝙蝠蛾幼虫体内的营养。自从虫草菌的孢子进入蝙蝠蛾幼虫的那一刻起,蝙蝠蛾就注定无法成为一只真正的蛾子。到了夏季,蝙蝠蛾的生命到了尽头,它用身体的残壳紧紧地包括住虫草菌柔弱的身躯。

            蝙蝠蛾最终以一株草(真菌)的形式存在。要知道不是每一个菌丝都能如此顺利的寄居在蝙蝠蛾的幼虫体内。虫草菌与蝙蝠蛾可谓是成就了大自然的一段传奇。

          僵尸蚂蚁

            在巴西的热带雨林中,一只蚂蚁离开了蚁群独自前行。蚂蚁集群生活,现代科学家将一个蚁群看成一个超级生物体,一只离开蚁群的蚂蚁如同瞎子和聋子,根本没法独自存活。那它为什么要这么做?这只离开群体的蚂蚁爬到一片高高的叶子上,紧紧咬住叶脉,一动不动,它的生命就此停止。不久之后,它的头部长出了芽孢,很明显这只蚂蚁受到了真菌的感染。

            有人会感慨蚂蚁的伟大,不愿感染同胞而独自走向死亡。然而,现实没有那么多情,这只被真菌感染的蚂蚁早已无法控制自己的行为,它是在真菌指引下,寻找一处最利于真菌生长的环境。紧接着,从蚂蚁身上长出的真菌会继续释放孢子,感染其他蚂蚁。如果,碰巧真菌生长的地方没有蚂蚁经过,留在地面的孢子会长出第二个芽孢继续寻找机会感染蚂蚁。

            电影中来自外星的共生体毒液无法独自存活,需要找到一个宿主才可以,而在在巴西雨林中,美国宾州州立大学与国际农业与生物科学研究中心的研究者发现有四种古老的真菌如同电影中的“毒液”一般,感染蚂蚁,让蚂蚁为它们服务。这4种真菌将孢子落在蚂蚁身上,然后利用一种酶侵入宿主。这些被真菌感染的蚂蚁不会立即死亡。因为在没有达到自己的目的之前,真菌不会让它们死去。真菌入侵蚂蚁大约1周后,开始释放一种化学物质,以控制蚂蚁的大脑。在真菌的控制下,这些蚂蚁会离开群体,爬到一块适合真菌生长的地方。

          铁线虫

            一只螳螂径直地走入水中,几分钟后,淹死在水中。一般情况下,螳螂是怕水的,为何这只螳螂要无所畏惧地走向水中?它不是中邪了,而是中“毒”了。如同电影中的记者,这只螳螂被一种叫铁线虫的动物感染了。

            寄生不仅发生在微生物界,动物界也存在,比如铁线虫。铁线虫不是一种虫,而是动物界线形动物门铁线虫纲下所有动物的总称。铁线虫不仅可以汲取宿主的营养,还会操纵宿主的神经系统,控制其行为。铁线虫需要在水中完成繁殖,而螳螂是怕水的。为了实现自己的繁殖目的,铁线虫会产生一种蛋白来控制宿主螳螂的神经系统,使其按照自己的指引走入水中。

            铁线虫不仅能寄生螳螂,它还会寄生在人类体内,并且可以存活多年。不过,它无法控制人类的大脑,只会让人类感到不舒服,比如腹泻、尿频,不会有生命危险。

          五条腿的青蛙

            电影的主角埃迪·布洛克被共生物毒液寄生后,整个人发生了改变,原本手无缚鸡之力,后来力大如牛。这就是典型的寄生改变宿主的现象,这种情况自然界中也发生过。

            在美国佛罗里达州,科学家发现了一只长着五条腿的青蛙。虽然它多出了一条腿,可是并没有带来行动上的便捷,反而成为运动中的累赘,结果轻而易举被天敌捕杀:芏嗳嘶嵋晕逄跬鹊那嗤苁欠⑸嘶蛲槐,其实它是被寄生虫感染了。

            有一种生活在水中的吸虫(Riberoria trematodes)感染了蝌蚪,它无法控制蝌蚪的行为,但是可以改变蝌蚪的发育。被感染的蝌蚪在变成青蛙时,会多长出一条腿来。毒液感染人类是为了征服地球,那么吸虫让青蛙多出一条腿,意欲何为?

            吸虫这种行为并非是为了提高宿主的运动能力。实际情况下,长着五条腿的青蛙极其容易被鸟类捕食。宿主青蛙只不过是它生命史的一个过客,它的终极目标是鸟类。

            这种吸虫的生活史极为复杂,它的一生要经过卵——毛蚴——囊蚴——后囊蚴——成虫等几个阶段。吸虫的卵在水中发育成毛蚴,之后开始寻找宿主。它的第一个宿主是螺,吸虫的毛蚴会钻到螺的体内,不久之后,这条毛蚴可以产生成百上千的囊蚴。这些囊蚴脱离螺寻找第二宿主——蝌蚪。囊蚴在蝌蚪体内变成后囊蚴(囊蚴结节),在蝌蚪变成了蛙后,它开始寻找第三个宿主——鸟类。鸟类捕食蛙后,吸虫的后囊蚴在鸟的消化道内成熟,产下大量的卵。卵随着鸟粪回到池塘,又孵化成毛蚴,周而复始,循环往复。

          缩头鱼虱

            电影中,作为共生体的毒液未必都是坏的,寄生在埃迪·布洛克体内的毒液非但没有杀死自己的宿主,后来竟然充当了地球;ふ叩慕巧,通过和自己的同胞生死搏斗,;ち说厍。现实中,这种情况也是存的。

            水中有一条鱼儿在自由地游动,它一切正常,但是舌头除外。仔细观察,这条鱼的舌头竟然白的如同外星生物。其实,这根本不是鱼的舌头,而是一种寄生物——缩头鱼虱。缩头鱼虱属于节肢动物门软甲纲,它的一生堪称传奇。

            缩头鱼虱在刚刚成熟的时候,是雄性。经过一段时间,在不用修炼“葵花宝典”的情况下就可变成雌性。它在幼年时寄生在鱼鳃上,长大后爬到鱼的舌头上,依靠吸食舌头上的血液为生。在缩头鱼虱的吸食下,宿主鱼的舌头渐渐萎缩,直到消失。而缩头鱼虱则会占据原来舌头的位置,代替舌头发挥部分功能,帮助鱼类进食。缩头鱼虱会在鱼嘴里进行交配繁殖,之后开始新的循环。

            结语

            看了《毒液》之后,很多人开始担心寄生虫,其实,它们并没有那么厉害!在现实世界中,寄生虫们的生活史极其复杂,不论是哪个环节出了一点问题,它们就无法存活。所以,大家不必过分担心。

            比如,日本血吸虫病曾经是中国重点防控的传染病,其成虫寄生于人或哺乳动物体内,虫卵随粪便排出体外,在水中孵出毛蚴,后钻入螺体,发育成尾蚴。其中,钉螺是日本血吸虫的唯一中间宿主,消灭钉螺就是阻断了日本血吸虫发育史中的一个必经阶段,是有效的预防方法。通过消灭钉螺等措施,我国血吸虫病流行区内的人口血吸虫的平均感染率由1957年的11.37%下降到目前的3.67% 以下,血吸虫病防治工作取得了很大成就。

            参考文献:Sessions, S.K. 1998. Amphibians and trematodes. Froglog 26:1-2.

            作者:赵序茅 VIP科学网动物研究所 图片:均为作者加工绘制




          (责任编辑:侯茜)

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