真菌趣談

真菌寄生，螞蟻變“僵尸”

在巴西的熱帶叢林，如果你能找到離地面剛好25厘米的一片葉子，你就可能會在葉子背面發(fā)現(xiàn)一只外出覓食的木匠蟻——它的下顎緊緊鎖住葉片中央最粗的那根脈絡(luò)，但它早已死去，而兇手是可怕的偏側(cè)蛇蟲草菌——一種能操控宿主的寄生真菌。

偏側(cè)蛇蟲草菌通過寄生螞蟻完成繁殖。

木匠蟻一般生活在樹冠上層，平時只有覓食的工蟻會外出。當(dāng)它們在林地上爬行時，身體可能會沾上偏側(cè)蛇蟲草菌的孢子。孢子釋放酶來破壞木匠蟻的外骨骼，從而進(jìn)入木匠蟻體內(nèi)。當(dāng)環(huán)境條件合適時，孢子萌發(fā)并生長，不但消耗木匠蟻身體內(nèi)的養(yǎng)分，還影響木匠蟻的行為。

感染孢子兩天后，木匠蟻會獨自離開位于樹冠的蟻巢。它在爬行過程中全身抽搐，很容易從樹干、樹枝上跌落到地面。接下來，它們會爬到一個溫度和濕度非常適合偏側(cè)蛇蟲草菌生存的高度——一般是離地面25厘米的小草葉片上，并用下顎緊緊咬住中央葉脈，一直吊在葉片上，直到死去。木匠蟻死后，下顎肌肉會迅速萎縮，下顎隨之嵌入葉脈更深處，這樣一來木匠蟻更難以掉落。

偏側(cè)蛇蟲草菌絲會長成一根長長的菌桿，刺破木匠蟻的頭，伸到外部，并長成一個球狀囊。球狀囊會朝自己下方釋放新的孢子，并在林地上逐漸形成一個面積約為1平方米的感染區(qū)。經(jīng)過這片區(qū)域的其他螞蟻一旦沾上這些散落的孢子，就會成為真菌的新宿主。

真菌如何操控螞蟻？

偏側(cè)蛇蟲草菌是如何控制螞蟻的？為了解答這個問題，科學(xué)家決定借助計算機(jī)模型。他們把受感染的螞蟻切成許多每個僅厚50納米（僅相當(dāng)于人類頭發(fā)絲直徑的1/1000）的切片，用計算機(jī)掃描，建立感染蟻的三維模型，并在模型中標(biāo)注哪些是螞蟻組織，哪些是真菌組織。

真菌菌絲直接控制螞蟻肌肉。

被真菌寄生的蛇。

三維模型揭開了大部分謎團(tuán)：偏側(cè)蛇蟲草菌孢子在進(jìn)入螞蟻身體后先是各自行動，移動到感染蟻的胸、腹和足;然后，孢子長出短管，通過短管彼此連接在一起，并通過短管交換信息和養(yǎng)分，形成幾乎遍布螞蟻全身的真菌網(wǎng)絡(luò);此時螞蟻幾乎只有外骨骼是自己的，內(nèi)部已經(jīng)成為真菌的世界。

奇怪的是，偏側(cè)蛇蟲草菌只包圍螞蟻的大腦外側(cè)，沒有進(jìn)一步侵占大腦。科學(xué)家猜測，這可能是真菌為了讓螞蟻能夠活著爬到真菌想去的地方。偏側(cè)蛇蟲草菌會破壞螞蟻控制肌肉的神經(jīng)元，切斷螞蟻大腦和肌肉的聯(lián)系，同時通過釋放特殊物質(zhì)，直接控制肌肉收縮和舒張。這便是這種真菌控制螞蟻的原理。

還有一些真菌甚至能改變蛇的行為。2019年，美國加州某地居民在當(dāng)?shù)毓愤叞l(fā)現(xiàn)一條很怪異的加州王蛇，其鱗片嚴(yán)重變形，眼球白濁，頭部腫脹，身軀消瘦。它在被送到野生動物救助站后不久死去?？茖W(xué)家通過解剖發(fā)現(xiàn)，這條蛇被一種真菌感染。這種真菌生活在土壤中，可以通過蛇身上的傷口感染蛇。被感染的蛇會表現(xiàn)出異常行為，例如平時喜歡躲藏的蛇竟然長時間待在空曠地區(qū)，還會主動前往溫度不適宜自己生存而是適宜真菌繁殖的區(qū)域。科學(xué)家猜測，這些異常行為表明蛇正在受真菌操控。

真菌和植物的攻防戰(zhàn)

野外植物時刻承受著來自真菌和細(xì)菌等微生物的進(jìn)攻。以真菌為例，它們的孢子會隨空氣附著在葉片上。葉片表面有幫助植物吸收二氧化碳、排出氧氣和水的氣孔。有時，真菌孢子能夠通過氣孔侵入植物內(nèi)部，從植物內(nèi)部萌發(fā)并吸取植物的營養(yǎng)。

但植物有一套專門針對真菌的防御策略。真菌的細(xì)胞壁中含有幾丁質(zhì)（一種多糖），而植物細(xì)胞壁中沒有。位于植物氣孔兩側(cè)的保衛(wèi)細(xì)胞可以改變氣孔的張開程度，也可以將氣孔完全關(guān)閉。在真菌攻擊植物時，植物體內(nèi)的幾丁質(zhì)酶會將真菌細(xì)胞中的幾丁質(zhì)拆解為分子鏈更短的幾丁質(zhì)寡糖。植物中的保衛(wèi)細(xì)胞一旦探測到幾丁質(zhì)寡糖，就會關(guān)閉氣孔，阻止真菌孢子進(jìn)入。

真菌入侵植物細(xì)胞。

但真菌孢子并不會乖乖撤退，而是會釋放幾丁質(zhì)脫乙酰酶。在這種酶的作用下，幾丁質(zhì)寡糖搖身一變成了殼寡糖。殼寡糖不會引發(fā)植物保衛(wèi)細(xì)胞關(guān)閉氣孔，真菌因此也就能繼續(xù)侵入植物細(xì)胞。

真菌也會感染人

真菌也會感染人，腳氣、頭皮屑和灰指甲是最常見的真菌感染疾病，全世界約有17億人受這些疾病影響。真菌也會入侵口腔等有黏膜組織的器官。一些孩子口腔中的白色鵝口瘡，就是一種名為念珠菌的真菌感染造成的。