特别乖的爬虫:专栏,聪明的寄生虫
为了繁殖后代,寄生虫想出了各种奇怪的招数。
两军交战,最聪明的一定是那个打入敌人内部的间谍,他既要在敌营中站稳脚跟,又要在关键的时候把情报送出去,难度相当大。同样,寄生虫也必须非常聪明才行,它以宿主为食,所以必须让主人好好活着。但到了繁殖期,它就必须想办法让自己的后代找到下一个宿主,否则就得和宿主同归于尽了。
寄生虫在寻找下一个宿主这方面的想象力非常丰富,可谓八仙过海,各显神通。比如,有一种生活在巴西热带雨林中的真菌,名叫僵尸真菌(Ophiocordyceps unilateralis斜体字),它们分为4个不同的种群,分别以4种不同的蚂蚁为宿主。它们在侵入蚂蚁的身体后会让蚂蚁的肌肉变弱,但不会立刻杀死蚂蚁,而是保证蚂蚁们能够正常地吃饭睡觉。等到僵尸真菌性成熟之后,它们便用一种神秘的方式接管了蚂蚁的大脑,这只蚂蚁就像鬼魂附体的僵尸一般,爬到蚂蚁们交配的地方,找一棵草爬上去,把身子倒挂在叶子的背面,用自己的爪子紧紧地抓住叶子,一动不动。当这一切都做完后,僵尸真菌便吃掉蚂蚁的大脑,并从脑壳中爬出来,把孢子喷洒下去,粘在叶子下面那些正在交配的蚂蚁身上。
一种名叫“肝吸虫”(Liver Fluke)的寄生虫也很聪明。这是一种寄生在羊肝脏内的寄生虫,它们产下的卵混在羊粪里排出体外后,会暂时处于休眠状态,直到草原上的一种吃羊粪的蜗牛把它们吃下去。然后,它们在蜗牛体内孵化,并被混在黏液中排出蜗牛体外,最终被蚂蚁吃掉。进入蚂蚁的身体后,肝吸虫会努力钻进蚂蚁的脑子,用一种至今仍未搞清的办法,控制了蚂蚁的行为。这种蚂蚁会一改往日小心谨慎的做派,每天都傻乎乎地爬到草叶的最尖端,并呆在那里一动不动,似乎在等待被羊吃掉。如果一天没遇到羊,它们第二天会再来。最后,这只蚂蚁终于被羊吃掉,肝吸虫就是用这种办法进入了下一只羊的身体,重新开始新一轮循环。
怎么样,僵尸真菌和肝吸虫都很聪明吧?其实呢,它们没有大脑,设计不出如此复杂的桥段,这完全是一种本能行为,是多年进化的结果。科学家们之所以花费这么多时间和精力研究它们,就是为了借用它们的力量劫持昆虫的大脑,从而达到控制害虫的目的。这可比农药什么的好用多了,既高效又安全。
寄生虫不光可以控制昆虫的大脑,也可以控制哺乳动物的大脑。这方面最广为人知的例子是弓形虫(Toxoplasma gondii斜体字)。虽然名字里有个虫字,但弓形虫其实是一种单细胞微生物。它的一生需要两个宿主,最重要的宿主是猫。它只能在猫的肠道里进行有性生殖,一次能产上亿只卵。虫卵随着猫的粪便排出体外,寻找另一个宿主。这可以是任何一种恒温动物,比如老鼠。
一旦成功地进入老鼠体内,弓形虫卵便孵化出幼虫,并在老鼠体内慢慢长大。等到进入性成熟期的时候,它们一定得想办法进入猫的体内进行有性生殖。可是弓形虫没有腿,如何做到这一点呢?答案是:让老鼠想办法被猫吃掉!
原来,感染了弓形虫的老鼠会突然变得不怕猫了,它们闻到猫尿的味道会兴奋,甚至屡屡在猫洞前挑衅。这是怎么回事呢?研究显示,这是因为弓形虫提高了老鼠大脑中杏仁核(Amygdala)部位的多巴胺水平,正常情况下这个部位的功能是让老鼠产生恐惧感,这对于老鼠来说是能够保命的。但是当这个部位的多巴胺水平上升后,原来的恐惧感就变成了愉悦感,于是老鼠在发现猫的踪迹后感到的不是恐惧,而是开心!可想而知,这样的老鼠会是怎样一个下场。
弓形虫的宿主除了老鼠之外也有可能是人。因为人类喜欢养猫,全世界一半的人都是弓形虫的宿主。有人认为感染了弓形虫的人在性格上也会产生某些微妙的变化,不过这方面的研究尚在进行当中,争议颇多,这里就不费口舌了。
类似的例子还能举出很多。比如,被狂犬病毒感染的狗为什么会流哈喇子?为什么会疯?这是因为狂犬病毒攻击狗的吞咽肌群,使之发生麻痹,造成吞咽困难,于是唾液就只能积在嘴中,甚至流了出来。与此同时,狂犬病毒还会攻击狗的神经系统,使它失去理智,到处乱咬。狂犬病毒为什么要这么做呢?原因很简单,因为狗的唾液中含有大量的狂犬病毒,正好可以通过狗的嘴进行传播。
人的很多传染病,本质上也是因为病菌的繁殖欲望造成的。比如,疟原虫入侵人体后,会让受害者四肢酸疼,浑身乏力,躺在床上动弹不得,这是为了方便疟蚊叮咬,再去传染下一个受害者。流感病毒入侵人体后会分泌一种化学小分子,诱使宿主不停地打喷嚏,这样一来病毒就可以附着在飞沫上扩散到空气中了。
再比如,蛲虫(Pinworm)和霍乱弧菌都通过人的排泄物来繁殖,但方法不同。蛲虫通常只在儿童中流行,其雌虫喜欢在夜间爬出儿童的肛门,并在附近产卵,并使患者肛门部位有搔痒的感觉。如果儿童忍不住用手抓挠,蛲虫卵便会附着在儿童的手指上,再通过儿童的触摸,散布到环境中,等待被另一名儿童摸到。霍乱弧菌更喜欢依靠水源进行传播,于是它会让患者拉肚子,这样就更容易进入公共水源,从而感染其它人。也就是说,蛲虫造成的肛门搔痒和霍乱弧菌造成的腹泻即可算是“病情”,也可算是“病因”。
上述这几个案例都只是通过某些简单的生理刺激改变人类的行为。接下来一个很自然的问题是:寄生虫是否有能力控制我们的大脑呢?答案似乎也是肯定的。今年8月29日出版的《美国国家科学院院报》(PNAS)上就刊登了一篇由爱尔兰和加拿大科学家合写的论文,发现一种肠道细菌能够操纵小鼠的大脑,改变小鼠的心情。
这种细菌学名叫做鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus斜体字),是哺乳动物肠道共生菌群的一名重要成员。早有大量研究表明,哺乳动物的肠道和大脑之间有一条直达的双向通道,双方一直保持着密切的联系,科学家称其为肠-脑轴(Gut-Brain Axis)。后来科学家们又发现,肠道中的共生菌群也对这个中轴线有贡献,三者一直在互相影响,所以把肠道菌群也包括进来,称其为菌-肠-脑轴(Microbiome-Gut-Brain Axis)。
但是,这个中轴线的具体细节一直没有搞清楚。于是,科学家们用健康小鼠做实验,每天喂以一定剂量的鼠李糖乳杆菌,然后观察它们的行为,和对照组相比较。然后再对小鼠进行解剖研究,分析到底是哪个神经递质或者受体发生了变化。
结果表明,喂了鼠李糖乳杆菌的小鼠明显比对照组少了很多焦虑和忧郁症状,显得更加健康活泼。进一步分析表明,鼠李糖乳杆菌能够直接作用于一种神经递质-γ-氨基丁酸(GABA)的受体,影响其表达,并通过这种方式改变小鼠的心理状态。
虽然这只是用小鼠做的研究,但研究人员相信这个结果有助于帮助科学家们开发出一种基于肠道寄生菌的心理治疗药物,帮助焦虑症和抑郁症患者尽早摆脱病魔。
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