看似活着的蚂蚁可能早都死了

据外国媒体报道，巴西雨林中的卡彭特蚂蚁正经历一段非常艰难的时期。一旦一只蚂蚁被真菌感染，它就会变成所谓的“僵尸蚂蚁”，无法控制自己的行为。在寄生真菌的控制下，受感染的蚂蚁会离开它们舒适的巢穴，来到更适合真菌生长的雨林地面，藏在叶子下面，然后以叶子和叶子上的根为食。从那以后，这只倒霉的蚂蚁一直保持沉默。从这一点开始，真菌将在蚂蚁体内生长，并最终从它们的头部爆发出来，释放出孢子。整个过程将从头到尾持续十天，让蚂蚁痛苦不堪。

我们知道这种现象已经有几年了，但是科学家们仍然不完全理解这种叫单边虫草的真菌是如何像操纵木偶一样操纵蚂蚁的。这种真菌通常被称为“脑寄生虫”。然而，最近发表的新研究表明，这些僵尸蚂蚁的大脑没有被真菌破坏。真菌只能渗透并包围蚂蚁体的肌纤维，达到控制的目的。从效果来看，它实际上把蚂蚁变成了自己的化身。僵尸蚂蚁因此变成了半昆虫半真菌的怪物。听起来很可怕，不是吗？

这张照片显示了一只死蚂蚁，它的头部被真菌孢子占据。

宾夕法尼亚大学的大卫·休斯是第一个发现这种真菌的科学家。他组建了一个跨学科团队，成员包括来自世界各地的昆虫学家、遗传学家、计算机科学家和微生物学家。他们的研究重点是分析在真菌生命周期的关键阶段，即蚂蚁用它们强壮的下颚将自己固定在叶子底部的阶段，单边带毛蚁真菌和木蚁之间的相互作用。

“我们知道这种真菌能分泌特殊的代谢物，改变宿主的基因表达，并导致蚂蚁下颚肌肉萎缩。”该研究的主要作者、巴塞尔大学瑞士生物研究所的博士生玛丽德尔·弗雷德里克森指出，“改变宿主行为是一种扩展的表型，也就是说，寄生微生物的基因通过宿主身体表达。但是我们不知道真菌如何协调这些影响，从而控制宿主的行为。”

所谓的“扩展表型”指的是单边带杆菌真菌可以侵入另一种生物(即木蚁)并使后者成为其自身身体的延伸。

在这项研究中，科学家用单边带毛孢菌感染了一组木蚁，而另一组感染了球孢白僵菌真菌(即球孢白僵菌)，这种真菌威胁较小，不会使蚂蚁变成僵尸，并在这里作为对照组。通过比较这两种真菌的行为，研究人员成功地发现了单边带真菌对蚂蚁的独特生理作用。

研究人员利用电子显微镜生成三维图像来确定蚂蚁体内真菌的分布、数量和活性。然后，在一台能在24小时内完成2000个切片和图像的机器的帮助下，他们以50纳米的分辨率完成了组织切片。为了处理生成的大量数据，研究人员采用了人工智能机器学习算法来识别真菌和蚂蚁细胞。通过这种方式，研究人员可以确定有多少蚂蚁的成分仍然是“蚂蚁”，有多少已经被转化为“真菌的外化版本”。

这项研究的结果非常令人不安。真菌细胞已经渗透到蚂蚁的全身，没有地方从头到脚。不仅如此，这些真菌细胞还相互连接，形成一个“生物网络”，共同控制蚂蚁的行为。

"我们发现真菌细胞占宿主细胞的比例非常高。"休斯说，“本质上，这些僵尸蚂蚁相当于蚂蚁形式的真菌。”

但令人惊讶的是，这些真菌并没有渗入蚂蚁的大脑。

“动物的行为通常由从大脑到肌肉的信号控制，但我们的结果表明，这种寄生真菌可以从外部控制宿主的行为。”休斯解释说，“就像木偶师拉绳子，让木偶做各种动作一样，真菌也能控制蚂蚁的肌肉，操纵它们的腿和下巴的运动。”

但是真菌是如何引导蚂蚁爬下树叶的呢？我们还不知道这个。事实上，逃脱的蚂蚁大脑可能会提供一些线索。先前的研究表明，真菌可能会对蚂蚁的大脑造成一些化学干扰，因此休斯的团队推测，真菌必须让蚂蚁存活，这样它们才能持续啃食树叶。然而，真菌也有可能利用蚂蚁的部分大脑功能(以及感觉能力)来控制蚂蚁在地上爬行。简而言之，为了将这些理论付诸实践，科学家们仍然需要进行进一步的研究。

“这是跨学科研究对探索新知识的贡献的极好证明，”中佛罗里达大学的昆虫学家Charissa de Bekker指出。“我们一直怀疑单边主义真菌不会入侵或损害蚂蚁的大脑，但我们不能确定。这些研究人员最终通过使用尖端技术证实了这一理论。”

德·贝克说，这项研究表明，还有一个更复杂的机制有待发现。这种真菌可能会分泌一种类似于神经调节剂的化合物，从而控制蚂蚁的行为。这个结论也可以通过研究真菌基因组得出。

这表明真菌可能具有分泌生物活性化合物的能力，或者可能为新药的开发提供一些思路德·贝克指出，“所以这项研究让我非常兴奋！”

图片显示了蚂蚁下颚内收肌(红色部分)被真菌细胞(黄色部分)包围的三维图像。

作为僵尸蚂蚁真菌的权威之一，德·贝克本周也发表了一项新的研究。她和大卫·休斯共同研究了金佛山氏菌的分子时钟，以分析昼夜节律和生物钟是否对寄生虫和宿主之间的相互作用有重要影响。

“除了证实真菌确实有分子时钟，我们还发现这可以导致日夜不同水平的基因活动。”德·贝克解释说:“有些基因在白天更活跃，而有些在晚上更活跃。有趣的是，我们发现这种真菌会在晚上激活与蛋白质分泌相关的基因。这些化合物可能会干扰宿主的大脑。这表明这种真菌不仅能分泌生物活性物质来控制宿主行为，而且似乎有一定的作用时间！”

我们仍然需要了解这种可怕的寄生真菌及其控制宿主的机制。然而，从这些最近的研究来看，我们正在逐渐接近事件的真相，尽管真相令人毛骨悚然。