科學家發現遠古真菌已能對螞蟻進行控制

在一塊距今4800萬年的葉子化石上，科學家發現了類似現在被真菌寄生的“螞蟻僵尸”的特殊咬痕。

當你玩《植物大戰僵尸》游戲的時候可曾想到，在遠古時代，一場“真菌大戰僵尸”的戰斗就已經打響了？很多人都知道，“冬蟲夏草”就是一種被真菌寄生的蟲子，其實，擁有類似行為的真菌有很多。螞蟻就是很重要的寄生對象。近期發表在《生物學通信》（Biology Letters）的一篇文章稱，通過對化石的分析，科學家發現在遠古真菌已經能對螞蟻進行“行為控制”。

遠古化石展示“僵尸咬痕”

這篇論文的作者是英國埃克塞頓大學的休斯（David P Hughes）博士領導的小組。他們在德國萊茵河谷發現的一件樹葉化石上發現了29個咬痕，表明至少有7只螞蟻狠狠地咬過它。螞蟻為什么要咬葉子？休斯的小組認為，這是因為螞蟻被真菌變成了“僵尸”。

如今生活在亞洲森林里的偏側蛇蟲草菌（Ophiocordyceps unilateralis）就可以控制萊氏屈背蟻（Camponotus leonardi）的行為。當螞蟻感染了這種真菌，就會離開蟻穴，在附近的樹林地上找一片樹葉，緊緊咬住它的葉脈，然后死去，為真菌生長創造完美的環境。休斯表示，只有被真菌感染的螞蟻才會如此行動，它們的咬痕非常獨特。萊氏屈背蟻的咬痕和德國化石上的咬痕如出一轍。

休斯小組的論文來得正是時候，去年，也有科學家發表了一篇關于偏側蛇蟲草菌的論文，并引起廣泛關注。這篇文章發表在2009年9月號的《美國自然學家》（The American Naturalist）上，說明了真菌寄生和螞蟻行為的關系。這篇論文的作者是丹麥哥本哈根社會演化研究中心安德森（Sandra Andersen）領導的小組。

這篇論文說，如果只是利用螞蟻的身體，真菌不必如此大費周章。它的真正“目的”在于，讓螞蟻做搬運工，把自己運到適合生長的地方。所以，它們控制了螞蟻的大腦，讓它找到森林地面的落葉，這樣的環境正適合真菌生長。

當螞蟻感染上這種真菌，它們會爬下生活的樹，進行作者所稱的“死亡之抓”的行為。論文寫道，根據在泰國考沖（Khao Chong）自然保護區的觀察，所有受感染的屈背蟻都會咬住葉子的背面，98%會咬住葉脈，之后咬住葉子的背面，因為這里避光，而且葉脈凸起，容易咬住。

事實上，大多數受感染的屈背蟻都會出現以下幾種行為：到達樹木的北側，此側曬不到太陽；咬住離地面大約25厘米高的葉子；選擇溫度在20℃到30℃之間，濕度在94%到95%之間的地點。

操縱“僵尸”只為自己繁殖

為了證明選擇這樣的地點對真菌的重要性，研究者們找到了幾十只感染的螞蟻，一部分留在真菌讓它們去的地方，另一部分挪至周圍的其他位置，結果在前一類地點，真菌都生長良好，而被挪動過的真菌都沒有長出來。

當螞蟻死后，真菌開始從螞蟻身體里長出菌絲。在幾天時間里，菌絲會從螞蟻的外骨骼中冒出來，而且每次都是從它腦后的特定位置冒出來。在一周時間里，真菌會長到螞蟻體長的大約兩倍，并開始有性生殖。同時，螞蟻的外骨骼發生了變化，為真菌提供了更好的保護，而真菌處在螞蟻身體內部的部位開始功能分化。當真菌開始釋放孢子，它就造就了一個“僵尸地帶”，在螞蟻身體下面形成一個面積達1平方米的感染區。路過這里的其他萊氏屈背蟻都會感染上致命的真菌。之所以真菌操縱螞蟻死在離地25厘米左右高的位置上，正是為了創造這樣的“僵尸地帶”。

《美國自然學家》上的論文還說，屈背蟻屬的其他品種也會被偏側蛇蟲草菌感染，但它們的行為都不如萊氏屈背蟻理想。這說明生物的寄生行為是非常特化的，往往只針對一種寄主。

未參與這項研究的寄生生物專家萊瑞（Adward Levri）說：“我沒法想出比這個更好地說明生物適應性行為是怎么回事的例子了……它說明這種寄生需要寄主有多重的行為，或許它有多重控制機質。”

最近在德國發現的葉子化石正是第一次發現“僵尸螞蟻”的化石證據，這個發現對研究寄生物控制寄主的演化史有著重要的意義。

休斯說：“有好幾種‘分子鐘’技術，都可以讓我們知道生物行為是何時、在哪里產生的，而化石是‘校準’分子鐘的很好方法。”“分子時鐘”最常用的方法是檢驗一種生物和類似生物的基因差別，以確定它演化的時間跨度；而化石的年代可以用放射性同位素法精確測定，所以說它可以“校準”分子時鐘。現在我們已經知道，這塊化石形成于4800萬年前，所以，“真菌大戰僵尸”的故事至少已經上演了近5000萬年了。