入侵性真菌在全球範圍內肆虐物種[幻燈片]

人類活動,如貿易,助長了致命的真菌疾病浪潮

2008年,伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的野生動物獸醫馬修·阿倫德在伊利諾伊州卡萊爾附近進行種群監測專案時,注意到他一直在研究的一些響尾蛇出了問題。他的團隊發現了三條東部馬薩索加響尾蛇(Sistrurus catenatus catenatus),它們的臉部嚴重腫脹和變形。阿倫德把它們帶回實驗室觀察。病變潰爛並擴散到皮膚下。當這些蛇在三週後死亡時,疾病已經使它們的嘴、鼻腔和毒牙面目全非。

阿倫德將一種名為Chrysosporium的真菌描述為罪魁禍首。2010年,阿倫德的團隊又發現了一條感染的蛇,此後又發現了兩條。阿倫德還不瞭解這種疾病是如何傳播的,也不知道如何阻止它。

“我以前從未在野生蛇類中看到過這樣的情況,”阿倫德說。“其他人也沒有。在幾乎所有生物中,真菌都是機會性病原體,會攻擊免疫系統受損的生物。然而,這些蛇原本是健康的,”他說。這種蛇的數量已經在減少,是美國魚類和野生動物管理局的瀕危物種名單上的候選者。


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不幸的是,響尾蛇只是物種遭受真菌攻擊的最新例子,這是公共衛生官員、動物學家和自然資源保護主義者注意到的令人不安的全球趨勢。真菌已經困擾了各種各樣的物種,如兩棲動物、蝙蝠、阿拉比卡咖啡、紅樹林蟹、小麥、珊瑚、蜜蜂、橡樹、海龜,甚至人類。(例如,感染性腦膜炎是由真菌引起的。)

最充分的例子是致命的兩棲動物真菌Batrachochytrium dendrobatidis,俗稱壺菌。壺菌病最初於1997年報道,已感染了所有發現兩棲動物的大陸上的500多種青蛙和蠑螈,並導致一半的兩棲動物物種進化衰退。許多其他受真菌病影響的物種面臨著迫在眉睫的滅絕,例如歐洲螯蝦。

檢視入侵性真菌死亡和疾病軌跡的幻燈片

為了確定科學家們收集的資料是否真的指向影響眾多物種的致命趨勢的巨大轉變,倫敦帝國學院真菌疾病流行病學讀者馬修·費舍爾和他的同事對過去在Web of Science(湯森路透提供的線上引文索引)、ProMED(新發疾病監測計劃)和HealthMap(監測動植物宿主疾病爆發)上可用的研究進行了薈萃分析。他們的研究結果表明,在過去半個世紀中,真菌和類真菌病原體(卵菌)佔病原體驅動的物種損失的65%。

在全球經濟中,這也許並不令人驚訝,但諸如國際貿易和軍事行動等人類活動加劇了真菌病原體的傳播,將新的敵人帶到了沒有保護的受害者面前,併為以前無害的真菌物種引入了新的進化機會。

長期以來,人們認為真菌是透過有絲分裂進行無性繁殖的,每個後代都是其親本的相同克隆體,但科學家們發現真菌也可以透過減數分裂進行有性繁殖。透過靈活地改變其繁殖策略以應對新的環境條件,真菌將來自父母雙方的遺傳優勢轉移,就像人類一樣,從而使它們的後代有更好的生存機會。它們也容易雜交(不同物種之間雜交)、異交(選擇性地與物種內不同菌株的個體繁殖)和重組(在細胞分裂期間交換遺傳物質)。

Zymoseptoria pseudotritici 是一種破壞小麥作物的致病真菌,就是一個很好的例子。這種最近的雜交體直接來自兩個基因不同的非致病真菌的結合,這兩個真菌是透過人類貿易和農業實踐接觸的。與它的父母不同,後代是殺手。

“如果出現一些它們無法茁壯成長的新環境條件,一些真菌會改變它們的繁殖策略,它們會進行有性繁殖。真菌性行為比我們想象的要普遍得多。就純粹的數量而言,它們是地球上最成功的生物之一,”費舍爾說。

真菌生存武器庫中最險惡的武器之一是它能夠隱藏在從一個國家運往另一個國家的任何生物中,然後在條件惡劣時等待。例如,Phytophthora ramorum是一種類真菌卵菌,在過去十年中導致加利福尼亞州和俄勒岡州的本地橡樹死亡,它很可能是透過觀賞植物貿易搭乘亞洲無易感宿主(最可能是杜鵑花)的順風車。“這種疾病沒有任何警報,”加利福尼亞大學伯克利分校環境科學、政策和管理系的推廣專家馬泰奧·加貝洛託說。一旦真菌到達加利福尼亞海岸,溫暖的天氣和間歇性降雨使其能夠輕鬆地在宿主之間傳播。“我們認為發生的事情是病原體從杜鵑花轉移到加利福尼亞海灣月桂樹,在那裡它可以休眠多年。沒有直接的橡樹到橡樹的傳播,”加貝洛託說。

當環境條件不理想時,疫黴會等待時機。“在乾旱的年份,它們不會繁殖,”加貝洛託說。“疫黴是一種遊動孢子,這意味著它在其生命週期中會經歷游泳階段。如果天氣乾燥或溫度較低,就不會爆發。但是,當條件合適時,流行病可以在幾周內從不存在變為影響無數樹木。”

並非所有真菌都是壞的,遠非如此。如果沒有真菌,我們就不會有使藍紋乳酪老化的青黴菌,它會使橙子腐爛,並且從中提取了抗生素藥物青黴素。“沒有真菌,地球上的生命會大不相同,”費舍爾補充道。“森林本身就依賴真菌生存。”菌根,或共生真菌,已經與植物根系血管系統相互進化。它們透過這些關聯將土壤中的氮和磷轉移到植物根部。

真菌是進化最成功的生物之一。然而,僅過了幾代,自然界一些最令人敬畏的資產就變成了地球上其他物種最可怕的負債。

Erica Rex has written for 大眾科學, The New York Times, The Times (UK), The Independent, Salon, The Economist and many other publications. She is a recipient of National Magazine Award for Fiction. She is working on a book about PTSD, depression, and the reintroduction of psychedelic drugs as therapy.

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