科学家尝试理解真菌与宿主间作用机理

僵尸蚂蚁图片来源:大卫·休斯

奥斯汀·雪莱·阿达莫是加拿大哈利法克斯达尔豪斯大学的生态免疫学家。当她第一次把以蟋蟀为食的蜥蜴放入蟋蟀笼子时，她只是想吓唬后者，以便发现蟋蟀的免疫系统对压力的反应。这时，一个意想不到的情况发生了。蟋蟀从蜥蜴身上获得某种病毒，变得更加活跃。雄性更渴望与雌性交配，这对病毒的传播非常有利。阿达姆在最近的SICB年会上报告了这一发现。

越来越多的寄生虫被研究人员发现，阿达姆的研究成果丰富了他们的物种。蟋蟀实验案例表明，病毒可以通过操纵宿主的行为来提高其存活和传播的机会。当扁形虫栖息在鳉鱼上时，鳉鱼的两侧都会在阳光下发光，从而吸引像苍鹭这样的食鱼鸟类前来猎食。扁虫会感染鸟类并引起禽流感。蟑螂被寄生蜂叮咬后会成为寄生蜂的“奴隶”，它会爬到寄生蜂幼虫藏身的洞里，成为幼虫的食物。感染原生动物弓形虫后，老鼠变得不那么害怕猫了，而猫是弓形虫繁殖的真正宿主。丹麦哥本哈根大学的寄生物学家布莱恩·弗雷德博格说:“我们正在继续探索还有什么其他的操纵行为存在。”

现在，阿达莫、佛列登博格和其他研究人员正试图了解这些寄生虫是如何操纵宿主大脑的。弗雷德里克说:“我们已经进入了一个新的阶段，从发现操纵行为的阶段开始，关注于行为的机制。但仍有许多事情我们不知道。”

阿达姆发现病毒会侵入昆虫的脂肪体。脂肪是蟋蟀最重要的蛋白质来源，它可以储存其他营养并增强免疫反应。阿达姆和他的同事还发现，脂肪体的表层会覆盖一层闪亮的病毒颗粒，使脂肪体成为病毒复制的基础。结果，脂肪体不再能产生维持生殖器官健康所必需的蛋白质和其他分子。雌蟋蟀将不再分泌卵子，雄蟋蟀的精子也会受损。阿达姆说:“它们将无法繁殖。”然而，感染病毒后，雌蟋蟀和雄蟋蟀的性吸引力都大大增强，雄蟋蟀的求爱次数是健康蟋蟀的两倍。

阿达莫希望从寄生虫中识别出这种分子信号，这种信号可以导致蟋蟀更多的性行为。此外，可导致宿主食欲不振和嗜睡的炎性分子通常在感染病毒后出现在宿主体内，这种分子信号可抑制炎性分子对宿主的影响，阿达姆认为这是性传播寄生虫的共同特征。

宾夕法尼亚州立大学公园的博士后研究员Charissa de Bekker专注于一种叫做虫草的真菌。这种真菌可以感染木蚁，最终导致宿主离开蚁群，爬上一棵大树，咬下树枝或树叶，然后死去。当宿主以这种姿势死去后，真菌孢子会落到地上，然后感染其他蚂蚁。19世纪中期，达尔文的同时代人阿尔弗雷德·罗素·华莱士认为真菌是从蚂蚁的大脑中生长出来的。直到2009年，行为操纵现象才被宾夕法尼亚大学的生态学家大卫·休斯发现。

德贝克在年会上报告说，很难理解真菌是如何操纵木蚁的。首先，我们必须找出如何在实验室培养这种真菌及其近亲，我们还必须培养两种感染真菌的蚂蚁组织——大脑和肌肉，然后观察寄生虫是否通过大脑或肌肉操纵宿主。

为了找出这个问题，德·贝克和休斯集中研究了这种真菌分泌的分子。他们选择了两组蚂蚁，一组是对寄生虫操纵有抵抗力的物种，另一组是易受寄生虫操纵的物种。在对两组进行比较后，他们发现约70%的真菌蛋白和其他代谢物存在于自杀蚂蚁中，这意味着真菌蛋白是将蚂蚁变成“僵尸”的关键因素。

德·贝克通过质谱鉴定了一些可能操纵宿主大脑的分子。一种是鞘氨醇，它是神经信号分子的一部分，可能影响蚂蚁的神经系统。另一种是γ胍丁酸，它与一种致命的毒蘑菇有关。

德·贝克、休斯和他的同事们也开始研究这种真菌的遗传活性在感染期间是如何变化的。被真菌感染的蚂蚁第一次表现正常，但是随着真菌的生长，它将逐渐取代蚂蚁的大脑。这个过程可能在鞘氨醇的帮助下完成，最终导致自杀。

尽管德·贝克等人的研究表明寄生虫操纵宿主的行为对自己有利，但一些研究者对此表示怀疑，他们认为没有确凿的证据支持这一观点，而且这一过程的机制仍不清楚。加州大学戴维斯分校的寄生虫学家凯利·韦纳史密斯认为，尽管寄生虫会改变宿主的行为，但这需要时间。韦纳史密斯说:“虽然你有很多发现，但这个过程可能是多种机制共同影响的结果。”

此外，许多参与的研究人员认为，有许多例子可以否认寄生虫对宿主行为的影响。柯林斯堡科罗拉多州立大学的行为生物学家贾尼斯·摩尔说:“毫无疑问，寄生虫可以改变宿主的相互作用。但在我们真正理解这一过程之前，我们还有很长的路要走。”(段鑫)

中国科学新闻(2014-020第三版国际版)

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