淺談寄生生物操控宿主行為的機(jī)制

李青陽鄭州市第四中學(xué)

淺談寄生生物操控宿主行為的機(jī)制

李青陽
鄭州市第四中學(xué)

大自然是神奇的，孕育出各種各樣的生命形態(tài)與生活形式。在作者看來，最神秘迷人的莫過于寄生生物。它們從宿主體表或體內(nèi)獲取營養(yǎng)以維持生存與繁殖。其中，有部分種類生物甚至通過操控宿主行為的方式以滿足自己的生存需要。本文以這些生物為中心，分類系統(tǒng)的介紹了營寄生生物操控宿主的行為以及其部分作用原理。

寄生生物；控制宿主；寄生病毒；寄生真菌；弓形蟲等

說到“喪尸（Zombie）”，人們就會(huì)聯(lián)想到各種美國電影、電視劇中的怪物。它們是人類死亡后由于某些原因而“復(fù)活”的尸體，沒有自主意識(shí)，智力低下，以活物、生肉為食。較為普遍接受的說法是：某種病毒感染人體，但其并不會(huì)直接導(dǎo)致人體機(jī)體死亡，而是在機(jī)體由于其他原因死亡后掌控其神經(jīng)系統(tǒng)以達(dá)到控制宿主的目的。例如《喪尸生存手冊(cè)》（作者：Max Brooks）中的“Solanum病毒”，《生化危機(jī)》（CAPCOM的一款游戲）中的“Tyrant-Ⅴirus”病毒等。當(dāng)然，這些可導(dǎo)致人類死后出現(xiàn)異變的病毒在現(xiàn)實(shí)世界中尚未得到證實(shí)。但自然界中的確存在著控制宿主的寄生行為，包括一些寄生病毒，寄生真菌，寄生性昆蟲，原生動(dòng)物等。具體都有哪些令人大開眼界的寄生現(xiàn)象呢？下面，讓我們走進(jìn)神秘的寄生世界。

一、寄生生物類型

1.體內(nèi)寄生生物：體內(nèi)寄生生物常見的有：人和動(dòng)物體內(nèi)的蛔蟲、絲蟲、絳蟲、蟯蟲、鉤蟲、血吸蟲等，還有植物的三化螟蟲和一些細(xì)菌、病毒等。在它們的生命活動(dòng)過程中，除了消耗寄主的營養(yǎng)物質(zhì)以外，有些還毒害甚至破壞寄主的細(xì)胞、組織，使寄主受害生病甚至死亡。例如，肝炎病毒使人患傳染性肝炎，艾滋病病毒使人喪失免疫力，結(jié)核桿菌使人患肺結(jié)核病，痢疾內(nèi)變形蟲使人患阿米巴痢疾，三化螟蟲使水稻形成枯心苗和白穗等。

2.體表寄生生物：體表寄生生物主要是一些菌類、虱、蚜蟲和紅蜘蛛等。它們附著在寄主的體表，吸食寄主的營養(yǎng)汁液或血液，使寄主產(chǎn)生體表疾病甚至感染傳染病。

二、寄生生物操控宿主行為的機(jī)制

本文重點(diǎn)談一談體內(nèi)寄生生物操控宿主行為的機(jī)制。1.寄生病毒

舞毒蛾型桿狀病毒。

舞毒蛾型桿狀病毒在入侵毛蟲體內(nèi)后，可使其失去控制能力而自己攀爬至樹頂，而不是躲避在樹背后的陰涼處。當(dāng)攀爬至樹頂后，毛蟲便很容易暴露成為鳥類捕食的目標(biāo)。一些未被鳥類完全吃掉而剩下的毛蟲尸體最終會(huì)腐爛（如右圖），而寄生在其體內(nèi)的病毒顆粒在吸取完養(yǎng)分之后就會(huì)跑出來躲藏在樹葉的背后，以等待時(shí)機(jī)感染下一個(gè)新的宿主。美國賓夕法尼亞州大學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)家Kelli Hoover曾表示：“一些病毒的生活方式非常奇特，人們對(duì)它們的了解很少。我相信很多人都不會(huì)對(duì)它們這些奇特之處進(jìn)行細(xì)致的觀察?！钡虿《驹谖瓒径牦w內(nèi)便可增殖，其此舉目的尚不明確。個(gè)人猜想之一是其需借助鳥類拓展其生存空間。

2.寄生真菌

僵尸真菌（Ophiocordyceps unilateralis類真菌）。

它可以通過釋放出類似于致幻藥的化學(xué)物質(zhì)吸引螞蟻并通過酶入侵其體內(nèi)。具體作用機(jī)理尚不明確，但可以確定的是，它通過釋放某種生物堿從而達(dá)到控制螞蟻的目的。這類真菌通常寄生在木蟻身上，被感染的木蟻會(huì)受控制遠(yuǎn)離自己的蟻群在外獨(dú)自漂泊。它們?cè)谒狼皶?huì)找到離地面大概十英寸的樹葉，用下顎緊緊咬住樹葉中央的主葉脈，從而將自己困死在樹葉上，同時(shí)這種寄生真菌也被鎖定在樹葉上。這種高度的環(huán)境的濕度和溫度都是最適宜真菌生長的，它們從螞蟻頭部長出萌芽，并于夜間將孢子釋放向地面從而感染其它螞蟻。

據(jù)美國國家地理網(wǎng)站報(bào)道，科學(xué)家在巴西雨林發(fā)現(xiàn)了新的“僵尸真菌”。起初被認(rèn)定為單一物種的Ophiocordyceps unilateralis類真菌目前被確定為包含四個(gè)截然不同的種群，并且它們都可以對(duì)螞蟻進(jìn)行精神控制。4種新發(fā)現(xiàn)的僵尸真菌會(huì)采用不同的方式傳播孢子。有些形成細(xì)細(xì)的“傳染釘”，從受害螞蟻的身體伸出，感染過路的螞蟻。有些則在被感染的螞蟻體內(nèi)長出“爆炸性”孢子，當(dāng)其他螞蟻靠近尸體時(shí)，它們便射出孢子，擊中這些毫不知情的過客，進(jìn)而將它們變成“僵尸”。這類蟲草屬真菌均生活在熱帶雨林中且每種都擁有最適合它攻擊的螞蟻種類，這意味著全世界的熱帶雨林可能存在著上千種“僵尸真菌”。

有證據(jù)表明在4800萬年前這種真菌就已經(jīng)進(jìn)化出來控制螞蟻的能力，并且其它一些昆蟲也能淪為其獵物，但是否具備精神控制能力尚不清楚。

目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種可以閹割“僵尸真菌”的雙重寄生菌（hyperparasite fungus）。這種雙重寄生菌能夠寄生于“僵尸真菌”上，破壞絕大多數(shù)“僵尸真菌”的孢子，使其只有大概6.5%的孢子能夠存活下來，因此，即使周圍有一大群僵尸螞蟻，其余健康螞蟻也很少會(huì)被感染了。（如右圖：那些白色又夾雜著黃色的東西就是雙重寄生。）

3.寄生性昆蟲

（1）扁頭泥蜂（Ampulex compressa，又稱翡翠蟑螂蜂）

扁頭泥蜂外殼是孔雀綠的顏色，帶有金屬光澤。它們?cè)a(chǎn)于亞洲和非洲，雖然體型微小，但卻不懼于去捕捉大得多的蟑螂，并迫使后者按自己的意愿行事。載有受精卵的蟑螂蜂，在尋找到合適的宿主之后，會(huì)用兩次精準(zhǔn)的叮螫使其臣服。它首先蜇蟑螂的中間部分，導(dǎo)致蟑螂前腳彎曲。這種短暫的麻痹讓它有更充裕的時(shí)間進(jìn)行下一次攻擊。第二次它將針刺直接穿過蟑螂的外殼，進(jìn)入蟑螂的腦部。這根刺實(shí)際上也是一個(gè)感覺器官，這個(gè)器官上有小的突起物可讓其感覺到蟑螂腦中的不同質(zhì)地，它會(huì)將毒素注射入兩簇非常具體的神經(jīng)元中。

以色列科學(xué)家Frederic Libersat和Ram Gal發(fā)現(xiàn)，這種毒素封閉了一種叫真蛸胺（octopamine）的神經(jīng)傳遞素，真蛸胺的作用類似多巴胺（dopamine），與走路之類的復(fù)雜行為模式相關(guān)。但這種毒素它不會(huì)殺死蟑螂，也不會(huì)麻痹使其喪失活動(dòng)能力。事實(shí)上，如果蟑螂愿意，它可以隨意的走開，跑開或飛開，但它沒有選擇這么做。這種毒液的神奇之處是使它喪失了逃跑的意愿，而不是逃跑的能力——蟑螂大體上被關(guān)閉了神經(jīng)系統(tǒng)中逃避危險(xiǎn)的本能。借此蟑螂蜂能夠通過控制蟑螂的一根觸須引導(dǎo)它進(jìn)入自己的洞穴。隨后蟑螂蜂將會(huì)把洞口用卵石堵上，大約八日以內(nèi)幼蟲會(huì)吃光蟑螂的內(nèi)臟，然后在其體內(nèi)織繭。大約四周后幼蟲成年，破繭而出，鉆出蟑螂體內(nèi)。

（2）寄生黃蜂（Hymenoepimecis argyraphaga）

寄生黃蜂有很多種，但有一種寄生黃蜂以其獨(dú)特的寄生方式而聞名——哥斯達(dá)黎加黃蜂（Hymenoepimecis argyraphaga）。這種黃蜂外貌類似其它寄生蜂，有黑色的頭，黃棕色且細(xì)長的下顎，大眼睛，細(xì)長的觸須以及細(xì)瘦的腿（前腿大小在個(gè)體間存在差異）。這種黃蜂通常在樹葉尖端進(jìn)行交配，所以它們喜歡有濃密植被的地方。而在濃密叢林中，暴雨和大風(fēng)便成了繭最大的威脅。所以雌性黃蜂選擇借助蜘蛛（一種名為Plesiometa的蜘蛛）之手保護(hù)自己的后代。

雌蜂襲擊蜘蛛時(shí)又可以采取兩種策略：①在空中盤旋幾秒后迅速下降，用腿緊緊抓取蜘蛛，并注射毒液麻痹蜘蛛。②雌蜂躺在網(wǎng)中間假裝受傷，在蜘蛛靠近時(shí)，它抓住蜘蛛的螫并將毒液注射入蜘蛛頭部或腹部使其癱瘓5到10分鐘不等。不管采取何種措施，當(dāng)蜘蛛癱瘓后，雌蜂會(huì)將卵安置在蜘蛛腹部。一般一個(gè)蜘蛛身上只被安置一枚卵，因?yàn)槠渌品湓诎l(fā)現(xiàn)這只蜘蛛后會(huì)將原有的卵去除出去，又或者安置兩枚卵，小的幼蟲會(huì)被大的幼蟲排斥掉。

第一齡幼蟲會(huì)在蜘蛛腹部開出一個(gè)孔并吸食其血液以獲取營養(yǎng)，同時(shí)會(huì)注入某種化學(xué)物質(zhì)延緩血液凝固。血液干后會(huì)形成一種“馬鞍”狀的圖形。二到三天后，幼蟲蛻皮進(jìn)入二齡期，這個(gè)時(shí)期的幼蟲可以伸出一對(duì)鉤狀結(jié)構(gòu)緊扣在“馬鞍”狀血塊上，借此保持其在卵殼外緊密連接在宿主身上。這種黃蜂的具體齡期是未知的。但在幼蟲的最后齡期，它會(huì)通過化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)宿主蜘蛛在合適的地點(diǎn)編制出一個(gè)特別的網(wǎng)。這種網(wǎng)不是普通的同心圓式的網(wǎng)（左圖），其結(jié)構(gòu)很特別（右圖）。特殊的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使其韌性強(qiáng)大，可以支撐并保護(hù)幼蟲的繭。一旦完成這個(gè)任務(wù)，蜘蛛會(huì)癱瘓并死去。而在蠶食完蜘蛛僅剩的血肉后，幼蟲會(huì)從蜘蛛腹部破出，開始其新的生命周期。

4.寄生動(dòng)物

（1）絳蟲（tapeworm）

絳蟲是一種腸道寄生蟲，體長1厘米到15米不等，屬扁形動(dòng)物門的絳蟲綱。它們的體型更像是一根活著的腸子，一端是生殖器，一端是鉤狀的嘴。

鹵蟲（artemia），一種鹽水蝦，俗稱海猴子。它的體型很小，是典型的獨(dú)居類型生物。但是它們卻又經(jīng)常聚集這些大的紅色群落中，范圍可達(dá)數(shù)米。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生便源于這種寄生蟲——絳蟲。這種絳蟲不僅僅在宿主體內(nèi)吸取營養(yǎng)，它也做其他的事。它會(huì)閹割鹵蟲，它將鹵蟲從透明變?yōu)槌嗉t色，它也會(huì)延長鹵蟲的壽命，并且就如同生物學(xué)家Nicolas Rode所發(fā)現(xiàn)的那樣，它讓鹵蟲成群出沒。絳蟲和許多其它寄生蟲一樣，有著復(fù)雜的生命周期，包含不同的宿主，而鹵蟲只是它漫長旅行的第一步。它們最終的宿主目標(biāo)是更大的火烈鳥，因?yàn)樗鼈冎挥性诨鹆银B的腸道中才能繁殖。這也就是為什么它操控鹵蟲形成這樣顯眼的有色群落，讓火烈鳥更容易發(fā)現(xiàn)它們并吞食。和大多數(shù)群聚目的不同，鹵蟲不是為了安全，而是不情愿的受絳蟲操控而使處境變得更加危險(xiǎn)。

（2）鐵線蟲（GordiaceaⅤon Stebold）

鐵線蟲有很多名稱，如發(fā)形蛇，毛細(xì)線蟲，戈?duì)柕蠟跛咕€蟲等。就如同名字像名字所展現(xiàn)的那樣，鐵線蟲通體黑色，體型細(xì)長，可達(dá)一米左右，隸屬于線形動(dòng)物門，為鐵線蟲綱蠕蟲的總稱，有250～300種。幼蟲寄生在節(jié)肢動(dòng)物體內(nèi)，可通過水源感染人體，使人體患上鐵線蟲病。

當(dāng)蚱蜢或蟋蟀吞下了鐵線蟲幼蟲，就變成了俗稱的自殺蚱蜢或自殺蟋蟀。幼蟲在其體內(nèi)長大成年，但它們需要到水中交配。所以為了完成繁殖，它們釋放一種擾亂宿主大腦的蛋白質(zhì)，使其行為不定。當(dāng)宿主靠近水體時(shí)，它會(huì)跳入并溺死。之后，鐵線蟲成蟲變從宿主體內(nèi)蠕動(dòng)出來。

5.寄生類原生動(dòng)物

弓形蟲（Toxoplasma Gondii）。

弓形蟲中醫(yī)叫三尸蟲，是細(xì)胞內(nèi)寄生蟲。可寄生于人體細(xì)胞內(nèi)，隨血液流動(dòng)，到達(dá)全身各部位。它是專性細(xì)胞內(nèi)寄生蟲，球蟲亞綱，真球蟲目，等孢子球蟲科,弓形體屬。

弓形蟲屬于體型最小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一類叫作原蟲的寄生蟲。它可以寄生在各種各樣包括人的哺乳動(dòng)物體內(nèi)，但只有在貓及其他貓科動(dòng)物中才能進(jìn)行有性繁殖，在其他動(dòng)物體內(nèi)只能進(jìn)行無性繁殖。

Joanne Webster等科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)它感染老鼠之后，就會(huì)把這種嚙齒動(dòng)物當(dāng)做自己的進(jìn)攻導(dǎo)彈。如果被感染的老鼠聞到了“美妙”的貓尿味，它不會(huì)聰明的逃跑，相反地，它會(huì)跑向氣味的發(fā)源地。至于弓形蟲是如何做到的，我們尚不清楚。我們只知道弓形蟲釋放出一種酶，這種酶制造出有關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)與愉悅機(jī)智的產(chǎn)物——多巴胺。這種酶會(huì)將老鼠大腦中的特定部位作為目標(biāo)，涉及性沖動(dòng)的部分。但這些支離破碎的信息如何編排在一起而達(dá)到這種奇妙的效果，尚不明確。

這種單細(xì)胞生物，沒有神經(jīng)，沒有意識(shí)，但它卻可以控制老鼠這樣的哺乳動(dòng)物，而人類也是哺乳動(dòng)物。我們與老鼠有著近乎相同的大腦構(gòu)造，相同的細(xì)胞，同樣的穿梭其中的化學(xué)物質(zhì)，以及同樣的寄生蟲。這是否意味著我們也可能面臨著和老鼠一樣的命運(yùn)？

據(jù)不完全數(shù)據(jù)推測(cè)，全世界有三分之一的人口已經(jīng)感染弓形蟲，但其在人體內(nèi)不會(huì)引起典型病癥，大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)。但近期有實(shí)驗(yàn)表明，弓形蟲或許對(duì)人的精神狀態(tài)產(chǎn)生著部分影響。芝加哥大學(xué)的埃米爾·科卡羅和他的團(tuán)隊(duì)則想弄清楚弓形蟲感染是否與攻擊沖動(dòng)有關(guān)。據(jù)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站23日?qǐng)?bào)道，他們招募了358名成人志愿者，并將他們分為三組：ⅠED（間歇性暴發(fā)性障礙精神?。┗颊呓M、其他精神疾病患者組和未診斷出任何精神疾病的對(duì)照組。結(jié)果表明，ⅠED患者弓形蟲檢測(cè)呈陽性的比例是對(duì)照組的兩倍，其他精神疾病患者的感染幾率也較高；所有檢測(cè)結(jié)果呈陽性的志愿者，在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出攻擊沖動(dòng)的程度也更高。并且科卡羅認(rèn)為，弓形蟲感染者的攻擊沖動(dòng)增強(qiáng)，可能是因?yàn)榇竽X中的神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)生了改變——要么是杏仁核（大腦中控制威脅反應(yīng)的部分）中的神經(jīng)元受到了過度刺激，要么是前腦功能受損。

但這也只是實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)結(jié)果，只有患病前后的對(duì)照實(shí)驗(yàn)才更具說服力，而這顯然是難以實(shí)現(xiàn)的。還有一種方法可以進(jìn)行驗(yàn)證，那就是對(duì)檢測(cè)呈陽性的ⅠED患者施以弓形蟲感染治療，看看能否使他們的行為有所改變，但唯一的問題是，治療過程很長，因?yàn)楣蜗x很難被殺死。對(duì)于弓形蟲對(duì)人是否有精神控制作用，又或者說是精神影響作用，科學(xué)家們也都各執(zhí)己見。在作者看來，神奇的自然界既然有能力孕育出人類這樣高等的物種，或許也有能力孕育出掌控其行為思想的生物。

三、普遍存在的寄生現(xiàn)象

寄生蟲體型微小，并且一大部分時(shí)間生活在其他動(dòng)物體內(nèi)，所以它們?nèi)菀妆晃覀兒雎?，但這不意味著它們不重要。幾年前，Kevin Lafferty帶領(lǐng)一組科學(xué)家前往三個(gè)加州的河口。它們幾乎將所有發(fā)現(xiàn)的東西進(jìn)行稱重，解剖，并記錄。他們發(fā)現(xiàn)寄生蟲數(shù)量極為巨大。最常見的是吸蟲，一種常見的專門閹割宿主的蠕蟲。單個(gè)吸蟲是難以觀察，體型微小的。但如果將它們聚集起來，就會(huì)和河口中的魚等重，并且是所有鳥類重量的三到九倍。一個(gè)叫佐藤拓也的日本科學(xué)家也曾發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)?shù)匾粭l溪流中，被鐵線蟲寄生而跳河溺亡的蚱蜢，蟋蟀等昆蟲，為當(dāng)?shù)仵庺~提供了60%的日常飲食。操控不是一種異?，F(xiàn)象，它在我們的身邊時(shí)刻發(fā)生著，并且是相當(dāng)重要的一部分。目前科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)成百上千的操控案例，并且我們已經(jīng)開始慢慢了解它們是如何做到的，這無疑是激動(dòng)人心的。

鑒于這種操控的普遍性，人類作為唯一沒有被操控的物種是難以置信的。它們使我們從側(cè)面去觀察我們所處的大自然，并質(zhì)疑我們所目睹的行為，無論是簡(jiǎn)潔明了還是令人費(fèi)解。當(dāng)寄生蟲的這種行為令人毛骨悚然時(shí)，我想這種令我們驚訝的能力無疑也使它們變得更加有魅力。對(duì)目前的人類來說，自然是神秘的，未知的。我們應(yīng)懷著一顆敬畏之心面對(duì)生育萬物的自然，以此才能謀求更大的發(fā)展與未來。

[1]《Parasite Rex》——Carl Zimmer.

[2]寄生蟲的逆襲——Ed Young.

[3]Erin Fowler(author),Radford University,Elizabeth Wason(author,editor).