常見寄生蟲可能操縱我們的行為

想象一個沒有恐懼的世界。如果你的日常生活不受日常煩惱的束縛，那可能會是一種賦權。你可以自信地穿過高速公路，挑戰各種冒險，觀看恐怖電影時面不改色。然而，更深入地思考這種前景，可能性變得更加黑暗，甚至致命。畢竟，我們的恐懼可以保護我們。

例如，老鼠對貓的基本厭惡感使其遠離死亡之口。但不幸的是，對於各地的老鼠來說，還有第二個敵人需要對抗，這個敵人可能會阻止它們體驗到那種恐懼。一種單細胞生物（原生動物），弓形蟲，可以Override齧齒動物最基本的生存本能。結果就是，齧齒動物不會逃離貓，反而會被貓奇怪地吸引。

弓形蟲的影響遠遠超出貓和老鼠的世界。它可能與齧齒動物和貓科動物宿主有特殊的關係，但這種寄生蟲也會感染陸地、海洋和空中數十億動物的大腦。人類也不例外。全球範圍內，科學家估計有多達30億人可能攜帶弓形蟲。在美國，五分之一的人有可能神經迴路中寄生著弓形蟲，而在其他國家，感染率高達95%。

關於支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。

對於大多數人來說，這種感染似乎沒有症狀，但最近的證據表明，弓形蟲會主動改造哺乳動物腦細胞的分子景觀。現在一些研究人員已經開始推測，這種微小的單細胞生物可能正在以隱秘、微妙的方式調整人類的健康和個性。

貓拖進來的東西

研究人員於 1908 年首次發現了弓形蟲，到 20 世紀末，他們已經很好地掌握了人們如何感染這種寄生蟲。故事從貓開始：由於科學家尚未解開的原因，弓形蟲只能在貓科動物的腸道內進行有性繁殖。寄生蟲在其貓科動物宿主體內繁殖，並從貓科動物的尾端釋放出來。貓非常愛乾淨，所以在它們的皮毛中很少發現這種寄生蟲。相反，人們可能會因接觸貓砂或在受汙染的水或食物中攝入它而感染 [參見下面的側邊欄]。

在新的宿主體內，寄生蟲開始無性分裂並在宿主體內擴散。在感染的初始階段，弓形蟲可能會在免疫功能低下或其他易感宿主中引起弓形蟲病，導致廣泛的組織損傷。孕婦尤其面臨風險。如果婦女在懷孕期間首次感染弓形蟲，寄生蟲可能會侵入發育中的胎兒，在細胞與細胞之間傳播時切穿組織和器官。懷孕早期感染可能導致流產或出生缺陷。

然而，在其他健康個體中，此期間唯一的症狀是短暫的、類似流感的不適，如發冷、發燒和身體疼痛。幾天之內，免疫系統控制了寄生蟲，弓形蟲退回到休眠狀態。它將自身隱藏在宿主細胞中一個硬化的壁內，這種結構稱為組織囊腫。

感染的這個階段沒有其他明顯的症狀，但患有休眠感染且免疫系統受損的個體（由於艾滋病、器官移植或化療）可能會出現嚴重的併發症。隨著身體防禦系統的減弱，弓形蟲可能會重新啟用並失控地生長。

一旦感染，一個人將終生攜帶。我們的免疫系統顯然無法消除組織囊腫，任何已知的藥物也無法做到。然而，這種感染可以透過血液測試檢測到，長期以來一直被認為是相對良性的。畢竟，許多人攜帶這種寄生蟲，但沒有明顯的副作用。直到最近，科學家才開始重新審視這種觀點。

吃我吧，貓先生

在 20 世紀 80 年代，研究人員注意到感染弓形蟲的小鼠出現異常行為。齧齒動物變得過度活躍並且梳理毛髮減少。1994 年，當時在牛津大學的流行病學家喬安妮·韋伯斯特觀察到，攜帶組織囊腫的大鼠的行為與未感染的大鼠不同。受感染的齧齒動物沒有逃離貓，而是朝它們移動——使它們更容易成為獵物。

韋伯斯特懷疑，她稱之為“致命的貓科動物吸引力”是寄生蟲巧妙地回到貓的腹部以完成其生命週期的有性階段的一種方式。在隨後的幾年中，這個想法獲得了支援：大量的工作現在表明，寄生蟲確實可以透過改變神經活動和基因表達來操縱齧齒動物的行為。

幾項良好對照的實驗表明，雖然未感染的齧齒動物會避開注入貓氣味的區域，但受感染的齧齒動物似乎並不介意。更奇怪的是，2011 年，斯坦福大學的神經內分泌學家羅伯特·薩波爾斯基、新加坡南洋理工大學的分子生物學家阿賈伊·維亞斯及其同事發現——至少在神經活動方面——受感染的大鼠似乎對貓的氣味有性吸引力。

在哺乳動物的大腦中，“防禦性”和“生殖性”神經通路並行執行。這些通路從嗅球開始，嗅球參與氣味檢測，並終止於邊緣系統，邊緣系統對於諸如恐懼和興奮等基本反應至關重要。它們的接近可能部分解釋了寄生蟲如何操縱齧齒動物的行為。

薩波爾斯基和他的同事與 18 只受感染和 18 只未感染的雄性大鼠合作，研究了齧齒動物在暴露於雌性大鼠或貓尿液的氣味時的行為。然後他們處死了這些動物並觀察了它們的大腦。研究人員發現，與其他大腦區域相比，邊緣系統中寄生蟲囊腫略有富集。

他們還透過用一種溶液染色細胞來評估大腦的哪些部分在暴露於氣味期間處於活動狀態，該溶液揭示了 c-Fos，一種在神經元活躍時表達的蛋白質。斯坦福大學的研究人員發現，受感染的齧齒動物在對雌性大鼠和貓科動物的氣味做出反應時，大腦的生殖通路高度活躍。此外，該團隊發現，暴露於貓尿液的受感染齧齒動物在生殖通路中表現出與未感染齧齒動物對雌性大鼠氣味表現出的相似的啟用。這些結果表明，在受感染的大鼠中，神經活動從防禦性通路轉移到附近的生殖通路。老鼠聞到的不是危險，而是愛情的味道。

科學家們不確定寄生蟲究竟是如何引起這種致命吸引力的，但維亞斯實驗室在 2014 年發現了一條線索。維亞斯和他的同事表明，弓形蟲會增加其宿主體內參與社交和性行為的神經遞質的水平。為了完成這項任務，寄生蟲會改變 DNA 甲基化。甲基化的基因是沉默的，被分子帽阻斷。弓形蟲解開了一組基因的帽子，這些基因刺激了促進性行為的神經遞質的產生。維亞斯和他的團隊透過反向操作發現了這個技巧：當他們向受感染的大鼠施用一種化學化合物來沉默相關基因時，大鼠對貓科動物氣味的特殊吸引力消失了。

親吻並吐出

隨著越來越多的證據表明弓形蟲可以影響其宿主的大腦，其他科學家開始著手瞭解寄生蟲在更小的尺度上的影響：在每個宿主細胞內。他們的發現表明，這種微生物特別隱匿——它所做的改變可能是永久性的。

為了複製，弓形蟲必須侵入細胞。斯坦福大學寄生蟲學家約翰·C·布斯羅伊德將這個過程稱為“親吻並吐出”。寄生蟲首先附著在宿主細胞上（親吻），然後將大量外來蛋白質釋放到該細胞中（吐出）。然後弓形蟲進入宿主細胞，注入的蛋白質幫助它重新裝飾它的新家。

寄生蟲的第一個行動是建立一個保護性氣泡，它可以在其中平靜地分裂，而不會受到宿主細胞蛋白質的攻擊。（稍後，在感染的休眠階段，這些氣泡會增厚成為組織囊腫。）然後寄生蟲移動線粒體，線粒體充當細胞的能量庫，使其與保護性氣泡相鄰。它還作用於細胞的 DNA，抑制一些宿主基因的表達，同時啟用另一些基因。最後，弓形蟲修飾宿主蛋白質以改變其功能並抑制免疫反應。

總而言之，這些修飾確保宿主細胞可以長期存活併為寄生蟲提供能量，而不會提醒免疫細胞有寄生蟲入侵。儘管這些發現主要是在齧齒動物身上進行的，但對人類細胞培養的研究表明，同樣的變化可能也發生在人體內。在我們的實驗室中，我們正在研究弓形蟲如何複製以及如何與其宿主相互作用，以努力開發治療這種感染的新藥。

值得注意的是，布斯羅伊德的研究小組在 2012 年發表的一項研究表明，弓形蟲不僅會吐入它侵入的細胞，還會吐入它未感染的細胞。這種行為——在路過細胞時吐出蛋白質而不停留在細胞中——是微生物世界中最近的發現。因此，未寄生弓形蟲的細胞包含可以共用和重新程式設計這些細胞的寄生蟲蛋白質。在受感染小鼠的大腦中，被吐入但未被侵入的細胞甚至比含有寄生蟲的細胞更常見。這種蛋白質的廣泛散射意味著弓形蟲可以在全球範圍內影響其宿主，從而更容易想象寄生蟲如何操縱整個動物的活動。

2013 年，加州大學伯克利分校的生物學家邁克爾·艾森和他的同事發現，齧齒動物對貓氣味的奇怪吸引力可能是永久性的，即使不再有感染跡象。在一項研究中，艾森將小鼠暴露於一種似乎不會形成腦囊腫的寄生蟲突變株。四個月後，受感染小鼠的大腦中沒有可檢測到的寄生蟲，但它們仍然被貓氣味吸引而不是排斥。這一發現表明，即使寄生蟲可以從體內清除，行為改變也可能持續存在。感染會留下印記，就像寄生蟲給予的永久紋身。

人際聯絡

人們不會將自己扔進動物園的獅子籠這一事實有力地表明，弓形蟲對人類的影響與它改變小鼠的方式不同。哺乳動物的大腦並非完全相同，弓形蟲的伎倆很可能特別適合齧齒動物。從進化角度來看，寄生蟲透過適應來控制人類大腦幾乎沒有什麼好處。畢竟，我們是“死衚衕”宿主——我們體內的寄生蟲不太可能回到貓的腸道進行繁殖。然而，這些寄生在我們大腦中的囊腫可能會以微妙、意想不到的方式操縱我們。例如，愛荷華大學的流行病學家安傑利科·門迪的一項研究發現，兒童弓形蟲感染與認知考試成績之間存在潛在聯絡。

捷克布拉格查爾斯大學的寄生蟲學家雅羅斯拉夫·弗萊格爾進行的大量研究支援了弓形蟲具有改變人類行為的潛力的觀點。在跨越十多年並涉及近 2,500 名個體的一系列性格評估中，弗萊格爾和他的同事發現，某些特徵通常與弓形蟲感染同時發生。例如，受感染的男性傾向於內向、多疑和叛逆，而受感染的女性傾向於外向、信任和順從。

弗萊格爾還使用簡單的反應時間測試發現，受感染個體的反應速度比未感染的同齡人慢。這種滯後可能與他發現的另一種相關性有關。在 2009 年對捷克共和國 3,890 名應徵入伍的軍人進行的分析中，那些患有潛伏性弓形蟲病且血型為陰性（意味著他們缺乏 RhD 蛋白）的人發生輕微交通事故的可能性是無弓形蟲或血型為陽性的人的六倍。RhD 的功能尚不清楚。弗萊格爾的結果表明，RhD 在某種程度上可以保護人們免受弓形蟲的影響，但其作用機制仍然是個謎。

最近，弗萊格爾和他的同事發現，小鼠身上發生的一些變化也存在於人類身上——儘管方式具有性別特異性。2011 年，研究人員要求 34 名感染弓形蟲的學生和 134 名未感染的學生對不同動物的尿液樣本的強度和愉悅度進行評分。奇怪的是，受感染的男性發現貓尿的氣味比未感染的男性更令人愉悅；而在女性中，情況恰恰相反。

另一條研究路線側重於弓形蟲病與精神分裂症之間的潛在聯絡。2001 年，斯坦利醫學研究所的精神病學家 E·富勒·托里和約翰·霍普金斯大學醫學院的神經病毒學家羅伯特·H·約爾肯報告稱，與健康同齡人相比，首次經歷精神分裂症發作的患者體內與弓形蟲相關的抗體明顯更多。儘管這項初步研究僅限於 38 人，但隨後幾年進行的其他研究在很大程度上支援了這種聯絡。

儘管這些研究可能引人入勝且引人注目，但它們帶有若干警告。樣本量相對較小，這意味著這些發現是初步的。它們並未明確證明弓形蟲會導致人類行為改變。就精神分裂症而言，重要的是要注意這種情況是複雜的，可能涉及許多誘因。寄生蟲可能是一個因素，但也可能是精神分裂症患者的行為方式使他們更容易感染。迄今為止，還沒有確鑿的證據直接表明寄生蟲是包括精神分裂症在內的任何精神病的原因。

最終，這些具有啟發性的發現可能反映了各種因素之間複雜的交換。例如，某些遺傳傾向，甚至弓形蟲與另一種傳染性病原體之間的相互作用，可能意味著某些個體更容易受到寄生蟲的勸說。只有來自多個研究小組的更大規模的研究才能精確地確定這種寄生蟲可能對其感染的人做什麼。擴充套件的研究也可能有助於解釋為什麼弓形蟲似乎對男性和女性產生相反的影響。

意外的干預者

隨著研究人員繼續揭示弓形蟲長期以來保守秘密的驚人影響，許多科學家開始認為弓形蟲令人印象深刻的細胞和分子技巧使其能夠對人體宿主造成破壞。至少，人類調查的發現呼籲進一步澄清。

如果您好奇自己是否攜帶寄生蟲，可以進行血液檢查。與此同時，您可以為您和您的貓科動物朋友保持良好的衛生習慣，從而增加您保持無弓形蟲感染的可能性。如果貓在您的院子裡遊蕩，疾病控制與預防中心建議在園藝時戴上手套和口罩，並在不使用時關閉所有沙箱。其他基本的健康提示——清潔水果和蔬菜、徹底煮熟肉類和經常洗手——對於避免感染也很重要。

弓形蟲可能徹底改變大腦和行為的觀點當然令人不安。但也許這些發現提醒我們一個更基本的真理。每個人實際上都構成了一個豐富的生態系統。對於體內每個人類細胞，還有 10 個細菌細胞影響生理、新陳代謝和健康。原生動物弓形蟲只是系統內的另一個偷渡者，值得更多研究。畢竟，如果不瞭解我們的微生物夥伴，我們將永遠無法完全瞭解我們自己。

弓形蟲如何征服動物王國

弓形蟲是地球上分佈最廣泛的寄生蟲，遍佈各大洲和種類繁多的棲息地。我們直到最近才發現它感染了多少種不同的動物。令許多人驚訝的是，不列顛哥倫比亞大學的科學家在 2014 年在北極的白鯨體內發現了這種寄生蟲。在加利福尼亞海岸附近，弓形蟲感染已被證實是海獺死亡的原因，以前海獺死亡歸因於鯊魚或船隻。

這位狡猾的入侵者之所以能夠成功，部分原因在於其高擴張率。新感染弓形蟲的貓可以在大約 7 到 14 天內排出多達 8 億個含有寄生蟲的包——稱為卵囊。一旦釋放，卵囊可以在土壤或水中存活多年。吸入或攝入一個卵囊就足以建立感染，這幾乎保證了寄生蟲會找到進入各種新宿主的方式。

但是家貓可能因其與弓形蟲的聯絡而受到不公平的壞名聲。寵物主人如果未能在使用貓砂盆後洗手，確實可能會意外攝入卵囊，但科學家認為，一隻貓一生中只會脫落一次卵囊。

與家養貓科動物相比，野生和流浪貓可以在花園、農場和蓄水池中傳播卵囊，這意味著它們可能是弓形蟲傳播的更大貢獻者。卵囊通常存在於髒水或未清洗的水果和蔬菜中。寄生蟲不會感染植物，但其卵囊會殘留在植物表面，除非經過仔細清潔。

此外，許多動物（包括人類）很可能因食用生肉或未煮熟的肉類而感染。任何感染弓形蟲的動物都會在其一生中攜帶組織囊腫。當該組織被食用時，例如在韃靼牛排中食用時，寄生蟲會傳播到其新的宿主中。這些進入新宿主的巧妙方法使弓形蟲得以在全球範圍內傳播。——G.A. 和 B.S.