达尔文都震惊 自然界竟有如此阴暗残忍的寄生生物

摘要:

达尔文在他 1860 年写给植物学家阿萨·格雷(Asa Gray)的一封信中说:“我无法相信慈善和仁慈的上帝会特意设计寄生蜂的幼虫,以食用活着的毛毛虫的内脏。”不过,事实证明,当时达尔文对寄生生物的险恶认识尚有不足,在自然界,很多寄生生物除了会让宿主生不如死,还会操纵宿主的行为,使其成为僵尸般的行尸走肉,甚至自己找个合适的地方静待死亡降临,一切只是为了方便自己传宗接代!

相比之下,当场死在捕食者的尖牙利爪之下,更像是一种“幸运”(彼时达尔文如果了解了这些生物,写信时恐怕就不会拿寄生蜂做例子了)。

接下来我们就来聊聊这些恐怖的寄生生物,都对它们的宿主做了什么。

僵尸蜘蛛

在北爱尔兰一个废弃的火药库的天花板上,人们发现了一种全新的、仿佛来自噩梦的真菌,它缠在了一只不幸蜘蛛的躯干上,让这只蜘蛛变成了“僵尸蜘蛛”。你可能会认为,这有什么大不了的,只不过是一只蜘蛛死掉后发霉罢了。


僵尸蜘蛛(来源:文献1)

事情并没有那么简单,近期发表在《真菌系统学与进化》(Fungal Systematics and Evolution.)期刊上一篇研究表示,这些圆网蜘蛛(Metellina merianae)都是“守株待兔”的捕食者,通常将自己隐藏在蛛网附近。它们不会在露天逗留,但每只不幸的蜘蛛似乎都违背了天性,被引向洞穴天花板的裸露表面。

原来蜘蛛受到一种新型寄生真菌(Gibellula attenboroughii )的感染后,表现出异常行为。感染后,蜘蛛会主动离开自己的巢穴,前往洞穴的墙壁或天花板等位置,最终在这些地方死亡。科学家推测这种真菌可能通过影响蜘蛛的神经系统,操纵蜘蛛的活动,从而改变其行动方式,使其前往更适合孢子扩散的位置。


在岩壁上、洞穴内被感染的僵尸蜘蛛(来源:文献1)

随着感染的进展,真菌在蜘蛛体表形成明显的菌丝层,最终覆盖整个宿主体表。这种菌丝层使得孢子可以更有效地暴露在空气流动中,被风带到更远的地方,从而增加感染扩散范围。科学家表示,这种行为改变是一种高度适应环境的进化策略,使真菌能够更有效地传播其孢子。

上吊蚂蚁

除了有僵尸蜘蛛,还有一种“上吊”的僵尸蚂蚁,被感染后,蚂蚁会在特定高度咬住叶脉或树枝,进入僵直状态,直至死亡或被天敌吃掉。


在丹麦发现的咬住叶脉或树枝的僵尸蚂蚁(来源:文献2)

一项发表在《行为生态学》(Behavioral Ecology)期刊上新的研究发现,有种吸虫可能会利用空气温度来促进蚂蚁的感染过程,从而占据更多的宿主。

问:要让蚂蚁上吊变成僵尸蚂蚁,统共分几步?

答:四步。

首先,蚂蚁因食用蜗牛排出的黏液球而感染寄生虫,幼虫在其大脑内发育并控制蚂蚁,使其爬上草尖并紧咬叶片。若温度过高,寄生虫还能使蚂蚁爬回草叶下方避暑。接着,蚂蚁悬挂于草叶上,使得牛、羊、鹿等食草动物更容易误食,寄生虫进入宿主体内繁殖,并随粪便排出。

之后,蜗牛食用这些含虫卵的粪便,虫卵在蜗牛体内发育并通过无性繁殖增殖成数千个幼虫。最后,寄生虫通过刺激蜗牛被排出,形成黏液球,吸引新的蚂蚁食用,从而完成寄生循环。


铁线虫在蚂蚁、羊、蜗牛等动物的机身循环(来源:文献2)

不仅仅吸虫会使蚂蚁变成僵尸蚂蚁,早在 2011 年的一项研究表明,跟蜘蛛一样,当蚂蚁感染了某种寄生真菌(Ophiocordyceps unilateralis),也会变成“僵尸”,表现出极端的异常行为。

这种僵尸蚂蚁真菌的生命周期始于感染阶段,孢子附着在蚂蚁体表并侵入体内生长。随后进入行为操控阶段,真菌释放化学物质影响蚂蚁神经系统,使其爬上植物的高处并咬住叶脉。

对正常的蚂蚁来说,这完全是“找死”行为,因为这会使它们更容易被天敌发现或被食草动物吃掉。但对于真菌来说,高处更有利于孢子扩散。最终,真菌在宿主体内继续生长,传播阶段开始,孢子从蚂蚁尸体中释放,扩散到环境中,感染新的宿主,完成生命周期。


咬在棕榈叶尖的僵尸蚂蚁(来源:文献5)

烂屁股的蝉

夏天到了,在北美,潜伏在地底十多年的蝉破土而出,准备爬上树干,通过鸣叫吸引异性。可其中一些蝉注定无法成功实现繁殖的目标——相反,它们会像僵尸一样被控制,变成“烂屁股蝉”,并传播一种奇怪的真菌——这种真菌会劫持蝉的身体和行为。


烂屁股蝉(来源:文献6)

这些烂屁股的蝉,是被一种真菌(Massospora cicadina)感染了,这种真菌的孢子进入蝉体后,会逐渐侵蚀蝉的腹部组织,取代生殖器、肛门等部位,最终形成一个充满孢子的空腔,就像是给屁股加了个塞子。尽管身体已经部分腐烂,受感染的蝉仍能飞行、鸣叫,并表现出异常活跃的行为。

感染后,蝉会表现出强烈的交配欲望,甚至雄蝉会模仿雌蝉的交配信号,引诱更多健康蝉靠近。每次交配或飞行时,蝉的“烂屁股”会掉落大量孢子,从而感染新的蝉。研究发现,真菌可能分泌类似迷幻蘑菇的化学物质如裸盖菇素,影响蝉的神经系统,使其对身体损伤毫无察觉,并持续传播孢子。


未受感染的雌性蝉与感染的雌性(来源:文献6)

这一现象属于寄生操控行为,类似“僵尸蚂蚁”的感染机制,但不同的是,烂屁股的蝉在宿主未死亡的情况下长期保持活动能力。真菌利用宿主的飞行和交配行为,使其成为“传播机器”,从而最大化孢子的扩散。

“蹦迪”蜗牛

蜗牛会被绿带彩蚴吸虫(Leucochloridium paradoxum)寄生,这种寄生虫会爬进蜗牛的眼柄,占据其大脑,它还会变得色彩缤纷,并以每分钟 60 到 80 次收缩的速度脉动,就像是在蜗牛的眼柄中“蹦迪”,使蜗牛眼柄看起来像一条跳舞的毛毛虫,这种异常行为使蜗牛更容易被鸟类发现和捕食。


被绿带彩蚴吸虫寄生的蜗牛(来源:Wikipedia)

这种寄生虫的生命周期涉及鸟类和蜗牛两个宿主。首先,寄生虫的卵通过鸟类的粪便排出,蜗牛在觅食时误食这些受污染的粪便,导致感染。

一旦进入蜗牛体内,寄生虫的幼虫会孵化并形成孢囊,这些孢囊沿着蜗牛的消化道移动,最终进入其眼柄。在眼柄内,孢囊不断生长,导致触角肿胀、变色,呈现出明亮的绿色、黄色和黑色条纹,并且会有节奏地脉动,模仿毛毛虫的外观和运动。

被绿带尾蚴寄生的蜗牛视频(来源:Wikipedia)

当鸟类捕食受感染的蜗牛时,寄生虫进入鸟类的消化系统,在那里成熟并产卵。这些卵随后通过鸟类的粪便排出,重新进入环境,准备感染新的蜗牛宿主。而这种复杂的生命周期,确保了寄生虫在鸟类和蜗牛之间的传播和繁殖。

跳水螳螂

铁线虫是一类寄生性蠕虫,主要寄生于蟋蟀、螳螂等昆虫体内。其生命周期始于水中,幼虫被水生昆虫摄入,随后这些昆虫被捕食者(如蟋蟀或螳螂)吞食,幼虫便进入最终宿主如螳螂体内。


铁线虫与螳螂(来源:文献11)

在螳螂的腹腔内,铁线虫通过吸收宿主的体液和营养迅速生长,长度可达数十厘米,远超宿主自身的体长。尽管寄生虫占据了宿主的大部分腹腔,宿主通常仍能正常活动。当铁线虫达到成熟阶段时,会操控宿主的行为,促使其寻找水源。

研究表明,铁线虫可能通过分泌特定的蛋白质或化学物质,影响宿主的神经系统,使其对光的反射产生强烈的趋向性,进而跳入水中。


铁线虫寄生螳螂周期(来源:文献11)

一旦宿主进入水中,铁线虫便从宿主体内钻出,进入水体环境。在水中,铁线虫进行交配并产卵,完成其生命周期。宿主通常在铁线虫离开后死亡,主要原因是体内被寄生虫掏空,无法维持正常生理功能。

这种寄生现象被称为“行为操控”,它展示了寄生生物如何通过操控宿主的行为来完成自己的繁殖任务。

总结

寄生生物就是这样,并不遵循我们人类习以为常的善恶判断行事,而是用最直接、最原始的方式,决定了寄主的悲惨命运。以人类的视角来看,它们的行为也许令人不寒而栗,但这也正是自然界矛盾而迷人的一面:一边是令人触目惊心的操控和侵蚀,一边则是演化赋予生物的令人惊叹的适应力。

参考文献

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[11]Mishina, Tappei, et al."Massive horizontal gene transfer and the evolution of nematomorph-driven behavioral manipulation of mantids." Current Biology 33.22 (2023): 4988-4994.

策划制作

作者丨Denovo 团队 科普作者

审核丨黄乘明 海南大学教授

策划丨丁崝

责编丨丁崝

审校丨徐来 林林

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