西弗吉尼亞大學的森林病理學家和真菌學家馬特·卡森在過去一週裡一直在弗吉尼亞州北部追逐蟬。每天晚上，他都看到蒼白的若蟲像幽靈般從地下冒出來，然後爬到樹上，在那裡它們很快就會蛻皮變成有翅膀的成蟲。
蟬和卡森都在等待這一刻——但原因不同。在地下蟄伏17年後，數十億X代週期蟬（這些昆蟲的俗稱）今年在美國東部各州破土而出，尋找配偶並繁衍下一代。另一方面，卡森的到來是為了觀察自然界最史詩般的生命週期中同樣令人敬畏但又截然不同的一個方面：“大型真菌秀”，正如他所說。這是一場狂野的表演，其中一種寄生真菌將一些昆蟲變成了單 minded 的性機器——在導致它們的生殖器脫落之後。這種現象已被充分記錄，但像卡森這樣的科學家正在努力弄清楚這種可怕的真菌如何劫持其宿主。
據估計，全世界有3000種蟬，並且有多種寄生真菌與它們共同進化。卡森研究一種非常特殊的物種，稱為Massospora cicadina。它只感染所謂的週期蟬，如X代蟬——那些每13年或17年出現一次的蟬。
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M. cicadina的孢子也在土壤中耐心地度過了過去的17年，等待著X代若蟲的出現。幼蟲在前往地面的過程中接觸到孢子時會被感染，真菌在宿主蛻皮成成蟲後的最初7到10天內會在視線之外生長。
然而，在經歷了那段具有欺騙性的平靜期之後，感染開始顯現——結果令人毛骨悚然。雄蟬的腹板開始脫落，露出由真菌孢子組成的粉白色塞子。當昆蟲行走或飛行時，孢子會脫落。但它們主要透過性嘗試傳播。
真菌使昆蟲一心一意地追求交配，從而將其傳播給其他蟬。圖片來源：馬特·卡森
健康的雄蟬透過鳴叫來吸引雌蟬，雌蟬透過彈動翅膀來表明它們接受交配。不幸的是，如果雌蟬愛上受感染雄蟬的誘人歌聲，不僅無法使其卵受精（雄蟬的生殖器早已脫落），而且自身也會被感染，這實際上使M. cicadina成為一種性傳播疾病。
受感染雌蟬的腹部往往保持或多或少的完整，因為它們有更強的肌肉組織來產卵。但這並不意味著雌蟬的日子就好過。如果雄蟬與受感染的雌蟬交配，她的真菌纏身的生殖器通常會斷裂——並被雄蟬帶走。“基本上，雄蟬身上會附著這種永久的裝飾品，上面記錄著過去的功績，”卡森說。一些受感染的雄蟬也會像雌蟬一樣彈動翅膀，吸引其他不幸的雄蟬，當它們試圖交配時就會被感染。
卡森的大部分研究都集中在弄清楚真菌到底如何迫使蟬變成性殭屍來傳播孢子。2019年，他和他的同事在《真菌生態學》雜誌上報告稱，特別是其中一種化合物卡西酮，似乎是使受M. cicadina感染的宿主變成性自動機的關鍵。現在，在弗吉尼亞州，他正在篩選蟬的真菌感染情況，尋找樣本昆蟲以便在實驗室中進行研究。“而且，”卡森補充道，“我必須承認，我不想錯過與X代蟬共處的機會。”
卡西酮是一種眾所周知的天然興奮劑，屬於苯丙胺家族。科學家們此前已確定它是卡塔葉（一種原產於非洲之角和阿拉伯半島的植物）中的活性成分，當地人有時會咀嚼卡塔葉以獲得興奮感。合成卡西酮也是處方用於治療注意力缺陷多動障礙的藥物和稱為“浴鹽”的非法藥物的關鍵成分。“我們沒有看到吃人臉的蟬，”卡森指的是2012年佛羅里達州臭名昭著的事件，媒體報道將其歸咎於浴鹽。“但我們可以從這些藥物的用途中瞭解真菌可能如何發揮作用。”
例如，含有合成卡西酮的藥物可以抑制食慾並提高注意力。因此，真菌有可能透過改變宿主行為來使其自身獲益，使蟬一心一意地追求交配而不是進食或休息——從而將孢子傳播給更多的配偶。
有趣的是，卡森和其他研究人員還在另一種Massospora物種中發現了裸蓋菇素（迷幻蘑菇中的迷幻成分）的證據，該物種僅感染美國西部的年度蟬。“裸蓋菇素和苯丙胺顯然是兩種非常不同的藥物，但我們認為這些生物鹼可能在抑制食慾、增強耐力和延長清醒時間的能力方面具有一定的冗餘性，”卡森說。
他懷疑這些化合物在Massospora物種中的存在代表了趨同進化的一個例子，其中一個特徵在不同物種中獨立進化以執行相似的功能。然而，卡西酮在卡塔葉植物中的出現，引發了一個有趣的問題：這些植物是否可能含有隱藏的真菌夥伴，而這些夥伴實際上是這些化合物背後的工程師？正如卡森指出的那樣，這並非首次發現植物的明顯精神活性特性實際上屬於真菌：2004年，科學家們發現，牽牛花中發現的類似LSD的化合物並非由植物本身產生，而是由生活在植物內部的真菌產生。
卡森希望在未來的研究中進一步調查這個問題和其他問題。特別是，他想直接用卡西酮給健康的蟬服用，看看它如何改變它們的行為。他還對研究其他十幾種Massospora物種感興趣，看看它們可能含有哪些有趣的化合物——這些化合物甚至可能對藥物發現有用。
然而，說到藥物，卡森強調，想要獲得快感的人不應該轉向受感染的蟬——他一直擔心在線上論壇上看到對此的討論。他說，需要數百甚至數千只蟬才能產生足以對人類產生影響的劑量。而且蟬還含有1000多種其他化合物，其中一些是已知的毒素。“你必須吃掉大量的蟬才能從其中含有的苯丙胺中獲得一些效果，”康涅狄格大學的系統發育學家克里斯·西蒙同意道。“在你吃到足夠的量之前，你早就生病了。”
也就是說，西蒙和卡森都表示，人們不必太擔心寵物或孩子接觸到受感染的蟬。首先，可能很難找到它們。首先，只有大約5%的蟬傾向於被感染。雖然X代蟬由數十億隻昆蟲組成，但它們分散在一個廣闊的地理區域。“我自己不會去舔一隻，”卡森說。“但如果你的動物吃了一兩隻受感染的蟬，那不會有問題。”