为什么《铁线虫入侵》的人被寄生后会不由自主地潜水?3354谈行为操纵假说

为什么《铁线虫入侵》的人们被寄生后,会不由自主地跳水?——浅

作者/韩本文转载自案例科学杂志《你的行为不是你的行为——寄生生物的行为操纵假说》。很多寄生生物都要经过宿主转化才能继续生长发育阶段和繁殖阶段。也就是说,如果宿主转化的传递失败,寄生生物将无法完成其生命周期,将没有后代而消失。当寄生虫面对这些潜在的生存困难时,他们不必坐以待毙。目前发现许多寄生虫以特殊的方式增加宿主转化成功和传播的可能性,“行为操纵假说”被认为是寄生虫突破传播困难的策略之一。

00-1010你看过电影《铁线虫入侵》吗?人感染了铁线虫,就会不由自主地跳入水中。为什么人被感染后会出现这样的症状?铁线虫做了什么?

铁线虫是一种属于线虫纲的寄生虫。已知它能生活在许多节肢动物体内,全世界约有300种。上述电影的概念取自《自然》中的实际案例:当螳螂偶然捕捉到被铁线虫幼虫寄生的小昆虫时,铁线虫开始在螳螂体内生长。铁线虫成熟后会分泌特殊蛋白质控制螳螂的神经系统,操纵螳螂潜水。这时,铁线虫会游入水中繁殖,继续它的生活史。

如果铁线虫能寄生人体,人类会被操纵潜水吗?

在自然选择理论中,动物会做一些对自己有利的事情。比如动物会选择一个不容易被打扰的安全的地方作为巢穴。但科学家发现,某些动物的某些群体(同种)会做出与自己相反的行为,比如感染了铁线虫的螳螂;或者,这种行为可能对自身没有危害,但只发生在少数个体身上,例如当斑鞘蛾被沟纹瓢虫寄生时,其蛹会受到保护,免受天敌侵害)。

线性动物门-铁线虫。图/Wikipedia

有些生物被寄生后,会做出违反天择的行为

那么,有什么潜在的因素影响他们的行为或者“控制”他们的行为吗?

有鉴于此,科学家对这些具有特殊行为的动物的生活史进行了观察,发现有些个体在与其他生物共存时会表现出与其他个体不同的特殊行为,而这种行为未必对自己有利,进而提出了“寄生生物操纵宿主行为假说”:假设寄生生物会控制或改变宿主的行为,从而增加寄生生物扩散到新宿主的机会,从而完成其生活史,使之成为

比如僵尸蚂蚁(zombie ants)被Ophiocordycepsspp的真菌感染后会隔离生活,去适合真菌生长的环境。而僵死蜗牛(僵尸蜗牛)被奇异隐孢子虫感染后,蜗牛的眼柄逐渐被其幼虫填满,慢慢失去正常的收缩功能。幼虫发育成成虫后,Leucochloridium paradoxum开始在蜗牛的眼柄周围蠕动,吸引鸟类前来觅食。

以上是寄生虫改变宿主行为以增加传播机会的经典案例。

然而,为什么寄生虫会操纵这些宿主呢?许多寄生虫的生长、发育和繁殖阶段都必须经过宿主转化(一生至少需要两种宿主)才能继续,即如果宿主转化的繁殖失败,寄生虫就无法完成其生命周期,就没有后代,寄生虫也就消失了。“行为操纵假说”被认为是寄生虫突破传播困境的可能策略之一。

00-1010寄生虫需要操纵宿主有两个原因。第一个原因是寄生虫的传播途径不是食物链中的主要途径。例如,一种寄生虫的传播途径要求宿主是猎物,但宿主本身并不是捕食者最喜欢的食物;为了增加传播,寄生然后操纵宿主的自杀行为,实际例子就像上面提到的僵尸蜗牛。第二个原因是寄生虫在单个宿主体内只能存活有限的时间,因此需要操纵宿主在有限的时间内完成宿主转化,以延续生活史。

“行为操纵寄生虫”看似对寄生虫有益无害;但这真的是一件好事吗?如果从能量消耗的角度来看寄生生物的行为操控,我们会发现,

几个潜在的问题:

首先,寄生生物操纵寄主时可能会需要分泌一些化学分子,而分泌这些物质的同时会消耗大量的能量;其二为,当寄生生物从居住在自然环境中的可独立生存的生物(free-living organisms)演化成绝对寄生生物(obligate parasites)后,在高度的选汰压力下,因为寄主体内相对自然生态系安全且单调许多,许多病毒和细菌的基因体大小会倾向缩减,以降低能量消耗,如果寄生生物的 DNA 需要带有分泌和行为操纵相关化学分子的基因片段,整体而言较不利于竞争;其三为,寄主行为的改变可能有利于更多种寄生生物生存,进而增加不同族群间的寄生生物竞争相同寄主,可能辗转降低寄生生物本身的存活率。

简而言之,「寄生生物的行为操纵」的目的是为了帮助部分寄生生物达到更有效的传播;看似神奇,却涵盖了寄生生物在演化上潜在的风险,这也是为何并非所有寄生生物都会「操纵」寄主的可能原因。

那么,喜欢做某件事情的我们,是否真的喜欢做某件事?我们是否也默默地被寄生生物操纵了呢?

参考文献:

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  5. Schmidt-Rhaesa A. & Ehrmann R. (2001). Horsehair worms (Nematomorpha) as parasites of praying mantids with a discussion of their life cycle.Zoologischer Anzeiger 240(2):167-179, doi:10.1078/0044-5231-00014
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