铁线虫为什么能操控宿主投河？
点击蓝字 ｜关注我们
2023年《科学世界》杂志全年订阅现已开启。
现在订阅，立享7.5折，并赠送经典科普图书《从一到无穷大》。通过文末链接，即可登录“科学世界”微店订购。
铁线虫是一类长度从5厘米到1米的极度细长的线形虫动物。在南方多水的地区，常常能在河流中看到它们在水中摇曳。
铁线虫的身体表面覆盖着黑色的有点坚硬的外壳（角皮），总是弯曲着扭来扭去，正如其名铁线一样（感兴趣的小伙伴可以自行搜索）。
在河里“像弦一样的姿态”是铁线虫成体雄性和雌性。它们在弯曲着游来游去时相遇，雌性从雄性处得到“包含精子的囊”（精包），随后产下卵块。
受精卵在大约两个月之后，变成顶端有锯状结构的毛虫状幼体。幼体在水中蠕动时，就能侵入到在水中生活的蜉蝣或石蛾等昆虫幼虫的体内。
接下来，幼体到达宿主肠道后，就会用“锯子”挖开肠道，形成被外壳包裹的结构（包囊），并进入休眠。
水生的昆虫幼虫羽化后飞向森林，被灶螽（俗称灶马）或螳螂等陆生昆虫捕食，铁线虫也随之更换宿主。在陆生昆虫的腹中，包囊的外壳降解，铁线虫转变成弦状的外形。幼小的铁线虫进一步成长，使得昆虫的腹部迅速膨胀起来（寄生在螳螂体内的铁线虫数月间就生长至约30厘米）。
最后，作为宿主的昆虫出于某种原因投入水中。这个行为看上去就像是投水自杀一样。
昆虫投水后，铁线虫从宿主昆虫的肛门中游出来。不过，昆虫有可能在铁线虫出来之前就被鱼吃掉，在这种情况下，铁线虫会活着从鱼的嘴或腮里出来。铁线虫按照预期回到作为产卵场所的河流中。而“先被利用后被舍弃”的昆虫则还没有开展生殖活动即被鱼吃掉了。
那么，感染了铁线虫的昆虫为什么会投水自杀呢？
先前，法国研究者的进行了一项行为实验，结果发现，被寄生的蟋蟀朝着有水的方向前进时，百分之百会投入水中。在没有水而提供了光源的情况下，蟋蟀朝着光前进。因此，研究者认为蟋蟀产生了对光的反应。
进一步，研究还比较了各种状态的蟋蟀，包括“没有被铁线虫寄生”“虽然被寄生了，但是还没有被操控行动”“被寄生了也被操控行动”“被寄生也被操控行动，但是铁线虫已经被排出体外”，其脑内生成的蛋白质的种类和量。结果明确了只有临近投水前的蟋蟀的大脑内生成了对光反应相关的蛋白质。
这项研究表明，铁线虫在第一阶段扰乱昆虫脑神经系统的功能，引起异常行为，接下来，在第二阶段改变蟋蟀的对光反应，使其一靠近水边就投水。
目前，学界正在开展从分子水平探索寄生物的基因对宿主究竟产生怎样的影响的研究。
日本神户大学副教授佐藤拓哉博士说，铁线虫单方面剧烈的行为操控，似乎是让宿主走向灭绝。但是，对天然的树脂化石（琥珀）中内含物的解析结果显示，铁线虫和昆虫的关系从约4亿年前昆虫登场时就已经存在了。同样的关系被长久地维持下来，这可能暗示了存在某种机制缓和了剧烈的行为操控带来的影响。
铁线虫在某个时间段随心所欲地操控昆虫，但是除此以外，是否也通过一些方式使昆虫更易于生存？这也是科学家正在思考和研究的问题。
订阅《科学世界》2023年全年杂志↓↓↓
往期推荐