淺談寄生生物操控宿主行為的機制

李青陽鄭州市第四中學

淺談寄生生物操控宿主行為的機制

李青陽
鄭州市第四中學

大自然是神奇的，孕育出各種各樣的生命形態與生活形式。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獲取營養以維持生存與繁殖。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）”，人們就會聯想到各種美國電影、電視劇中的怪物。它們是人類死亡后由于某些原因而“復活”的尸體，沒有自主意識，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，但其并不會直接導致人體機體死亡，而是在機體由于其他原因死亡后掌控其神經系統以達到控制宿主的目的。例如《喪尸生存手冊》（作者：Max Brooks）中的“Solanum病毒”，《生化危機》（CAPCOM的一款游戲）中的“Tyrant-Ⅴirus”病毒等。當然，這些可導致人類死后出現異變的病毒在現實世界中尚未得到證實。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，原生動物等。具體都有哪些令人大開眼界的寄生現象呢？下面，讓我們走進神秘的寄生世界。

一、寄生生物類型

1.體內寄生生物：體內寄生生物常見的有：人和動物體內的蛔蟲、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菌、病毒等。在它們的生命活動過程中，除了消耗寄主的營養物質以外，有些還毒害甚至破壞寄主的細胞、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，結核桿菌使人患肺結核病，痢疾內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，吸食寄主的營養汁液或血液，使寄主產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制

本文重點談一談體內寄生生物操控宿主行為的機制。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。當攀爬至樹頂后，毛蟲便很容易暴露成為鳥類捕食的目標。一些未被鳥類完全吃掉而剩下的毛蟲尸體最終會腐爛（如右圖），而寄生在其體內的病毒顆粒在吸取完養分之后就會跑出來躲藏在樹葉的背后，以等待時機感染下一個新的宿主。美國賓夕法尼亞州大學化學生態學家Kelli Hoover曾表示：“一些病毒的生活方式非常奇特，人們對它們的了解很少。我相信很多人都不會對它們這些奇特之處進行細致的觀察?！钡虿《驹谖瓒径牦w內便可增殖，其此舉目的尚不明確。個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物質吸引螞蟻并通過酶入侵其體內。具體作用機理尚不明確，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，被感染的木蟻會受控制遠離自己的蟻群在外獨自漂泊。它們在死前會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，同時這種寄生真菌也被鎖定在樹葉上。這種高度的環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。

據美國國家地理網站報道，科學家在巴西雨林發現了新的“僵尸真菌”。起初被認定為單一物種的Ophiocordyceps unilateralis類真菌目前被確定為包含四個截然不同的種群，并且它們都可以對螞蟻進行精神控制。4種新發現的僵尸真菌會采用不同的方式傳播孢子。有些形成細細的“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長出“爆炸性”孢子，當其他螞蟻靠近尸體時，它們便射出孢子，擊中這些毫不知情的過客，進而將它們變成“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”。

有證據表明在4800萬年前這種真菌就已經進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。

目前科學家發現了一種可以閹割“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“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。它們原產于亞洲和非洲，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，會用兩次精準的叮螫使其臣服。它首先蜇蟑螂的中間部分，導致蟑螂前腳彎曲。這種短暫的麻痹讓它有更充裕的時間進行下一次攻擊。第二次它將針刺直接穿過蟑螂的外殼，進入蟑螂的腦部。這根刺實際上也是一個感覺器官，這個器官上有小的突起物可讓其感覺到蟑螂腦中的不同質地，它會將毒素注射入兩簇非常具體的神經元中。

以色列科學家Frederic Libersat和Ram Gal發現，這種毒素封閉了一種叫真蛸胺（octopamine）的神經傳遞素，真蛸胺的作用類似多巴胺（dopamine），與走路之類的復雜行為模式相關。但這種毒素它不會殺死蟑螂，也不會麻痹使其喪失活動能力。事實上，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——蟑螂大體上被關閉了神經系統中逃避危險的本能。借此蟑螂蜂能夠通過控制蟑螂的一根觸須引導它進入自己的洞穴。隨后蟑螂蜂將會把洞口用卵石堵上，大約八日以內幼蟲會吃光蟑螂的內臟，然后在其體內織繭。大約四周后幼蟲成年，破繭而出，鉆出蟑螂體內。

（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特的寄生方式而聞名——哥斯達黎加黃蜂（Hymenoepimecis argyraphaga）。這種黃蜂外貌類似其它寄生蜂，有黑色的頭，黃棕色且細長的下顎，大眼睛，細長的觸須以及細瘦的腿（前腿大小在個體間存在差異）。這種黃蜂通常在樹葉尖端進行交配，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）之手保護自己的后代。

雌蜂襲擊蜘蛛時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雌蜂躺在網中間假裝受傷，在蜘蛛靠近時，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，當蜘蛛癱瘓后，雌蜂會將卵安置在蜘蛛腹部。一般一個蜘蛛身上只被安置一枚卵，因為其它雌蜂在發現這只蜘蛛后會將原有的卵去除出去，又或者安置兩枚卵，小的幼蟲會被大的幼蟲排斥掉。

第一齡幼蟲會在蜘蛛腹部開出一個孔并吸食其血液以獲取營養，同時會注入某種化學物質延緩血液凝固。血液干后會形成一種“馬鞍”狀的圖形。二到三天后，幼蟲蛻皮進入二齡期，這個時期的幼蟲可以伸出一對鉤狀結構緊扣在“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，它會通過化學物質誘導宿主蜘蛛在合適的地點編制出一個特別的網。這種網不是普通的同心圓式的網（左圖），其結構很特別（右圖）。特殊的網架結構使其韌性強大，可以支撐并保護幼蟲的繭。一旦完成這個任務，蜘蛛會癱瘓并死去。而在蠶食完蜘蛛僅剩的血肉后，幼蟲會從蜘蛛腹部破出，開始其新的生命周期。

4.寄生動物

（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，是典型的獨居類型生物。但是它們卻又經常聚集這些大的紅色群落中，范圍可達數米。這一現象的產生便源于這種寄生蟲——絳蟲。這種絳蟲不僅僅在宿主體內吸取營養，它也做其他的事。它會閹割鹵蟲，它將鹵蟲從透明變為赤紅色，它也會延長鹵蟲的壽命，并且就如同生物學家Nicolas Rode所發現的那樣，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是更大的火烈鳥，因為它們只有在火烈鳥的腸道中才能繁殖。這也就是為什么它操控鹵蟲形成這樣顯眼的有色群落，讓火烈鳥更容易發現它們并吞食。和大多數群聚目的不同，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。

（2）鐵線蟲（GordiaceaⅤon Stebold）

鐵線蟲有很多名稱，如發形蛇，毛細線蟲，戈爾迪烏斯線蟲等。就如同名字像名字所展現的那樣，鐵線蟲通體黑色，體型細長，可達一米左右，隸屬于線形動物門，為鐵線蟲綱蠕蟲的總稱，有250～300種。幼蟲寄生在節肢動物體內，可通過水源感染人體，使人體患上鐵線蟲病。

當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，使其行為不定。當宿主靠近水體時，它會跳入并溺死。之后，鐵線蟲成蟲變從宿主體內蠕動出來。

5.寄生類原生動物

弓形蟲（Toxoplasma Gondii）。

弓形蟲中醫叫三尸蟲，是細胞內寄生蟲。可寄生于人體細胞內，隨血液流動，到達全身各部位。它是專性細胞內寄生蟲，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，結構簡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物體內，但只有在貓及其他貓科動物中才能進行有性繁殖，在其他動物體內只能進行無性繁殖。

Joanne Webster等科學家已經證實，當它感染老鼠之后，就會把這種嚙齒動物當做自己的進攻導彈。如果被感染的老鼠聞到了“美妙”的貓尿味，它不會聰明的逃跑，相反地，它會跑向氣味的發源地。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，這種酶制造出有關獎勵與愉悅機智的產物——多巴胺。這種酶會將老鼠大腦中的特定部位作為目標，涉及性沖動的部分。但這些支離破碎的信息如何編排在一起而達到這種奇妙的效果，尚不明確。

這種單細胞生物，沒有神經，沒有意識，但它卻可以控制老鼠這樣的哺乳動物，而人類也是哺乳動物。我們與老鼠有著近乎相同的大腦構造，相同的細胞，同樣的穿梭其中的化學物質，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？

據不完全數據推測，全世界有三分之一的人口已經感染弓形蟲，但其在人體內不會引起典型病癥，大部分時間處于休眠狀態。但近期有實驗表明，弓形蟲或許對人的精神狀態產生著部分影響。芝加哥大學的埃米爾·科卡羅和他的團隊則想弄清楚弓形蟲感染是否與攻擊沖動有關。據《新科學家》雜志網站23日報道，他們招募了358名成人志愿者，并將他們分為三組：ⅠED（間歇性暴發性障礙精神病）患者組、其他精神疾病患者組和未診斷出任何精神疾病的對照組。結果表明，ⅠED患者弓形蟲檢測呈陽性的比例是對照組的兩倍，其他精神疾病患者的感染幾率也較高；所有檢測結果呈陽性的志愿者，在實驗中表現出攻擊沖動的程度也更高。并且科卡羅認為，弓形蟲感染者的攻擊沖動增強，可能是因為大腦中的神經遞質發生了改變——要么是杏仁核（大腦中控制威脅反應的部分）中的神經元受到了過度刺激，要么是前腦功能受損。

但這也只是實驗的觀測結果，只有患病前后的對照實驗才更具說服力，而這顯然是難以實現的。還有一種方法可以進行驗證，那就是對檢測呈陽性的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，因為弓形蟲很難被殺死。對于弓形蟲對人是否有精神控制作用，又或者說是精神影響作用，科學家們也都各執己見。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、普遍存在的寄生現象

寄生蟲體型微小，并且一大部分時間生活在其他動物體內，所以它們容易被我們忽略，但這不意味著它們不重要。幾年前，Kevin Lafferty帶領一組科學家前往三個加州的河口。它們幾乎將所有發現的東西進行稱重，解剖，并記錄。他們發現寄生蟲數量極為巨大。最常見的是吸蟲，一種常見的專門閹割宿主的蠕蟲。單個吸蟲是難以觀察，體型微小的。但如果將它們聚集起來，就會和河口中的魚等重，并且是所有鳥類重量的三到九倍。一個叫佐藤拓也的日本科學家也曾發現，在當地一條溪流中，被鐵線蟲寄生而跳河溺亡的蚱蜢，蟋蟀等昆蟲，為當地鯉魚提供了60%的日常飲食。操控不是一種異常現象，它在我們的身邊時刻發生著，并且是相當重要的一部分。目前科學家已經發現成百上千的操控案例，并且我們已經開始慢慢了解它們是如何做到的，這無疑是激動人心的。

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。它們使我們從側面去觀察我們所處的大自然，并質疑我們所目睹的行為，無論是簡潔明了還是令人費解。當寄生蟲的這種行為令人毛骨悚然時，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。對目前的人類來說，自然是神秘的，未知的。我們應懷著一顆敬畏之心面對生育萬物的自然，以此才能謀求更大的發展與未來。

[1]《Parasite Rex》——Carl Zimmer.

[2]寄生蟲的逆襲——Ed Young.

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