想象有一種寄生蟲,能讓你活到比原本自然壽命長10倍——同時還能讓同伴像對待皇室成員一樣侍奉你。
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這聽起來確實是一筆相當劃算的交易,但天底下當然沒有免費的午餐。
這種寄生蟲只是想讓你保持懶惰,這樣你就很容易被一個巨型捕食者吃掉——而這個捕食者的腸道,正是寄生蟲最理想的繁殖地。
這聽著或許像一部引人入勝的獨立恐怖片情節,但這正是尼蘭德鋪道蟻(Temnothorax nylanderi)所面對的現實。如今,得益于《BMC基因組學》期刊上的一項新研究,我們對這個離奇故事背后的生物學原理有了更多了解。
當這個物種的螞蟻幼蟲吃下啄木鳥的糞便時,它們就可能感染一種名為短異帶絳蟲(Anomotaenia brevis)的寄生蟲——于是一個陰險的循環便開始了。
被感染的螞蟻開始變色,從平常的深棕色變為淡黃色。它們的體型往往比同巢的伙伴小,甚至氣味也開始不同——事實上,它們似乎會釋放出一種被其他螞蟻解讀為源自蟻后的信息素。
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正因如此,工蟻們會為被感染的螞蟻鋪上紅地毯。它們給這些螞蟻送食物、馱著它們四處走動,并為它們梳理,全然不顧這樣會有損蟻群中其他成員的利益。
與此同時,被感染的螞蟻也心安理得地享受起這種新生活。它們對分內的工作視而不見,在延長的壽命中極少離開蟻巢,任憑一代又一代正常工蟻去滿足它們的每一個心血來潮。
而在這整個過程中,絳蟲幼蟲只是在耐心等待時機。終有一天,一只啄木鳥可能會來覓食;當健康的螞蟻四散奔逃時,被感染的螞蟻卻無助地待在那里,為對方提供了一頓輕松的零食。
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最終,絳蟲幼蟲得以抵達它們的終極目標:鳥的腸道。在那里,它們發育成成體絳蟲,交配并產卵——這些卵隨后被啄木鳥排出體外,從而開啟又一輪全新循環。
但從生物學角度講,絳蟲究竟是如何在螞蟻體內完成如此極端的操控呢?
為了尋找答案,來自德國美因茨約翰內斯·古騰堡大學(JGU)和中國浙江大學的一個生物學家團隊,對已感染和未感染的螞蟻以及蟻后進行了基因表達研究。
研究人員檢測了螞蟻的大腦和脂肪體——昆蟲體內一種有助于代謝和免疫功能的組織。
也許并不令人意外的是,團隊發現蟻后脂肪體中的基因表達,與受感染工蟻的相似度遠高于未受感染工蟻。
“我們的基因分析顯示,這種感染并非簡單地讓螞蟻生病,而是以一種高度定向的方式改變它們的生理機能,”該研究的主要作者、JGU行為生態學家蘇珊娜·福伊齊克(Susanne Foitzik)說。
“在分子水平上,受感染的工蟻表現出了一種部分類似于蟻后的特征。”
這些變化關系到新陳代謝、免疫系統、應激反應和衰老,這有助于解釋它們為何活得更久,以及為何其他螞蟻會給予它們皇室般的待遇。
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耐人尋味的是,當研究人員觀察大腦時,蟻后與受感染工蟻之間的相似性便消失了。受感染螞蟻似乎抑制了信號分子和受體,這或許可以解釋為什么它們似乎徹底喪失了這種勤勞昆蟲聞名的工作精神。
然而奇怪的是,研究人員發現,受感染螞蟻大腦中的信號分子,并不真的與寄生蟲自身產生的類似。
這可能會推翻一個假說:絳蟲利用自身的肽來入侵宿主的大腦。
“數據反而表明,寄生蟲是通過介入宿主自身的調控網絡來間接影響螞蟻的,這些網絡控制著新陳代謝、免疫系統、衰老和行為等過程,”該研究的第一作者、JGU生物學家朱莉婭·布拉西(Giulia Blasi)說。
這種絳蟲遠不是唯一一種以堪比恐怖片的方式侵害螞蟻的寄生蟲。
蟲草真菌會侵入受害者的神經系統,把它們變成“僵尸”,接著強迫它們爬上植物,將上顎死死咬在葉子背面。
然后,一根莖會從它們頭部生長出來,并破裂散開,把孢子撒向下方森林地表上毫無防備的螞蟻。
假如能選,我們覺得大多數螞蟻大概寧愿選擇這種絳蟲。
這項新研究已發表在《BMC基因組學》期刊上。
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