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被这种寄生虫感染后,它的寿命延长到了原来的三倍(可以更多)

科学大院
2024-08-25

The following article is from 环球科学 Author 环球科学


本篇文章正文共2780字

预计阅读时间约为9分钟


A. brevis幼虫(图片来源:Susanne Foitzik)


感染这种寄生虫可以延年益寿,而且不用工作就能衣食无忧。


一提到寄生虫感染,很多人下意识会认为这一定是件坏事。寄生虫通常会贪婪地夺取宿主体内的资源和能量,让宿主生病、甚至死亡,这使许多人在心中将寄生虫感染与诸多可怕的疾病联系在一起。比如仅接触水体就可能感染人类的血吸虫,会导致被感染者内多种器官的衰竭;又或是可以通过鼻腔进入人体并最终感染大脑的阿米巴原虫,被感染者如果没有及时接受治疗,会出现各种脑功能障碍,最终悲惨地死去。


那么是不是所有的寄生虫感染,对宿主来说都只能是坏事呢?世界上有没有可能存在一种寄生虫,就像电影《毒液》中那样,非但不消耗其宿主的生命,反而能给宿主一些特殊的能力,从而更利于宿主生存呢?


科学家确实在自然界中发现了类似的例子:一种蚂蚁Temnothorax nylanderi(后面简称T. nylanderi)在感染一种绦虫Anomotaenia brevis(后面简称A. brevis)后,不仅没有明显生病的迹象,寿命还至少延长到了原来的三倍;更神奇的是,这些蚂蚁被感染后,还会获得一种令所有“社畜”都羡慕的“超能力”:它们在蚁群中就算不工作也能“不愁吃穿”,因为其它蚂蚁会照顾它们、给它们提供食物,对它们的关照程度甚至超过了蚁后。


被感染的蚂蚁(右),身体会呈黄色(图片来源:Susanne Foitzik)


活得像“女王”


在蚁群中,不同蚂蚁会有不同的分工,寿命也相差很大。蚁后主要负责繁殖,寿命很长,有时可达二十年;工蚁负责照顾蚁后及刚出生的蚂蚁、建造和保卫巢穴以及寻找食物等,寿命很短,通常只有几周或几个月,很少能活到一年


而感染了A. brevis绦虫的T. Nylanderi工蚁,寿命却出乎意料得长,而且在体型、代谢水平和脂质含量上还会长期与年轻工蚁处于同一水平。有人观察到,被感染工蚁最长能活七年之久,这是普通工蚁寿命的很多倍了。


科学家收集了一些被A. brevis绦虫感染的T. Nylanderi工蚁,并比较了三年内它们与正常工蚁和蚁后的存活率差异。结果发现,超过95%的正常工蚁在三年之后都死掉了,而感染绦虫的工蚁存活率却在50%以上,与蚁后的存活率保持在同一水平。


被感染的T. Nylanderi工蚁(左边黄色)和其它工蚁(图片来源:Sara Beros)


被感染的工蚁能有这么离谱的寿命,自然离不开绦虫的作用。尽管绦虫延长工蚁寿命的完整机理还不清楚,但在今年发表于预印本网站上的一项尚未经过同行评审的研究中,科学家已经发现,这种绦虫会在工蚁的血淋巴中释放大量具有抗氧化作用的蛋白质,或可帮助宿主工蚁对抗体内的氧化应激(oxidative stress,体内活性氧的生成和清除失衡,过量的活性氧引起分子、细胞和组织氧化损伤的现象),而氧化应激恰好被认为是导致生物体衰老的重要原因之一。也就是说,A. brevis绦虫似乎在帮助宿主工蚁抵抗衰老。


除了存活率达到蚁后水平,这些被感染工蚁在蚁穴中享受的待遇也会升级为“蚁后级别”。受感染的工蚁很不活跃,不会到蚁穴外去寻找食物,它们还会释放特定的化学信号,吸引其它的工蚁来照顾它们,给它们提供食物。据统计,它们受到的照顾,甚至比蚁后还要多。


被感染的工蚁,体内会出现一些蚁后才会有的特征。在上文提到的那项研究中,科学家还通过蛋白组学分析发现,受感染工蚁体内一些蛋白质表达量会显著高于正常工蚁,而这些蛋白质通常只在蚁后体内高度表达,比如类卵黄原蛋白-A(vitellogenin-like-A),类卵黄原蛋白-A正好在决定蚁后能享受来自其它工蚁的照顾,而不是做外出需找食物这些危险工作上,起到了关键作用。


因此,可以说正因为被A. brevis绦虫感染了,这些工蚁才得以享有只有蚁后才拥有的“女王”特权。


寄生虫到底图啥?


看到这里,不禁要问一句,绦虫对宿主蚂蚁这么好,它到底图啥呢?


这就不得不提到A. brevis绦虫的生活史:T. Nylanderi蚂蚁并非是这种绦虫的唯一宿主;寄生于蚂蚁,也并非它的完整故事。


A. brevis绦虫具有多个宿主,而蚂蚁只是它的中间宿主,蚂蚁体内的绦虫也只是拟囊尾蚴(绦虫的幼虫形态)。只有当被感染的蚂蚁被A. brevis的最终宿主——啄木鸟吃掉后,它才会在啄木鸟体内发育成成虫,并繁殖产生虫卵。


A. brevis绦虫的拟囊尾蚴(图片来源:Sara Beros)


这些虫卵会随着粪便被啄木鸟排出体外,而带有虫卵的啄木鸟粪便,又会被在外觅食的T. Nylanderi蚂蚁带回自己所在的蚁穴,当作食物喂养刚出生的工蚁。在这些小工蚁的肠道内,绦虫卵孵化,绦虫穿过肠壁进入血淋巴中发育生长,随后蚁穴里就又多了一批不劳而获、但寿命超长的被感染工蚁。后来的某一天,另一只啄木鸟会光顾这个蚁穴,吃掉被感染的工蚁,至此A. brevis又完整经历了一次生活史。


A. brevis绦虫可不是因为“圣母心泛滥”,才费尽心思让被感染的工蚁一直养尊处优,又“寿比春秋”。它们的目的,是为了增加自己成功感染最终宿主体的概率。


许多拥有多个宿主的寄生虫,都可以通过让中间宿主发生一些生理或行为上的改变,来增加自己从转移到最终宿主身上的概率。一个典型的例子就是弓形虫(Toxoplasma gondii),感染弓形虫的老鼠,会丧失对自己的天敌——猫的恐惧,它们会被猫尿的气味吸引,主动去探索可能有猫出没的地方,这使得它们更容易被猫捕食——而这恰好是弓形虫想要的结局,因为弓形虫的下一个宿主,正好是猫。当猫吃掉了被感染的老鼠,弓形虫就能成功地转移到猫身上。


但弓形虫的策略可能并不适用于A. brevis绦虫,因为让被感染的蚂蚁自己出去找啄木鸟成功率会很低:T. Nylanderi工蚁体型很小且生活在落叶层,在外面很难被啄木鸟发现并吃掉。因此,一般情况下,啄木鸟都是直接攻击蚁穴,而不是在外面找落单的蚂蚁吃掉。


A. brevis绦虫的生活史(Hartke et al, 2023)


但问题在于,一个蚁穴会不会、以及什么时候会被啄木鸟攻击,完全听天由命,没有定数,而普通工蚁寿命比较短,可能终其一生也未能见啄木鸟一面。所以,如果A. brevis绦虫感染的工蚁保持正常寿命,那大概率在被啄木鸟吃掉之前,工蚁已经自然死亡了。


于是A. brevis绦虫采用的策略便是:只要让被我感染的蚂蚁一直呆在蚁穴里,且活得时间够长,那么它就更可能等到啄木鸟来吃它的那一天!


所以绦虫才会把蚂蚁宿主照顾得这么好,养得白白嫩嫩的,保质期还特别长,这都是绦虫准备给啄木鸟的“礼物”。除此之外,由于这些被感染的蚂蚁一直都不怎么活动,只是吃吃喝喝,所以等到啄木鸟来攻击蚁穴时,它们也不太会逃——研究者在实验室模拟天敌攻击时,发现被感染的工蚁行动缓慢,平时的飞行行为也明显少于其它工蚁。


个体的福祉,群体的灾难


尽管A. brevis绦虫的最终目的,是让受其感染的T. Nylanderi工蚁被啄木鸟吃掉,不过站在这些被感染的工蚁个体的角度来说,貌似感染绦虫带来的益处多于坏处,因为绦虫非但没有过度消耗它们的能量,反而让它们的寿命翻了好几倍。而就算它们最终被啄木鸟吃掉了,那时它们很可能已经比和自己同龄的工蚁多活了很长时间,这辈子好像也值了?


不过蚂蚁毕竟是高度社会化的动物群体,就算对个体来说感染这种绦虫可能不算坏事,但如果蚁穴中有蚂蚁感染了这种绦虫,对整个蚁群来说,一定不是好事。 


被感染工蚁、被感染蚁穴中正常工蚁和蚁后、未被感染蚁穴中工蚁和蚁后寿命比较(Beros et al, 2021)


蚁穴中的这些受感染工蚁,好吃懒做,非但自己不干活,还要其它的工蚁来养育它们,既降低了蚁群的整体运作效率,又消耗了更多的能量。研究者观察到,没有这种绦虫感染的蚁穴中的工蚁,平均寿命会高于有该绦虫感染蚁穴中的未感染工蚁。这说明,这些被感染的工蚁,自己活得倒是舒服,但代价却是让自己的同伴折寿。此外,研究者还通过实验发现,绦虫感染会降低蚁群对外界侵略者的防御能力


那么假如有一天,你也感染了类似的寄生虫,它给你超长的寿命或者其它很厉害的超能力,但代价是缩短其它人类的寿命,甚至让全人类最终走向毁灭。你会选择接受这些超能力,还是选择牺牲自己,保全人类呢?


参考链接:

[1].https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.202118

[2].https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.12.23.521666v2.full.pdf

[3].https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rspb.2015.1473#d3e1250

作者:冬鸢




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