本文發表於《大眾科學》之前的部落格網路,反映的是作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
作者注:這篇部落格文章不適合在午餐時閱讀。實際上,它不適合在早餐、午餐、晚餐或下午茶時間閱讀。我曾猶豫是否應該寫這篇文章,因為它太令人反感了,但一位為KUNC報道的朋友說服了我應該寫。所以……怪公共廣播吧。
發表在《科學報告》上的一篇新論文的開篇寫道:“寄生蟲及其宿主共同棲息在同一個身體中,但在如何利用它方面,它們的利益存在很大分歧,”——我立刻想到,“就像任何一對坐在車裡的已婚夫婦一樣”。
只是在這種情況下,配偶一方正在積極地試圖殺死另一方。
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真菌Massospora cicadina 和它不幸的受害者,週期性蟬(Magicicada sp.)的情況就是如此。北美人對這種肥胖的昆蟲有一種愛恨交織(有些人會說恨之入骨)的關係,這種昆蟲有一種奇怪的習慣,每隔13或17年就會成群出現,進食、交配,並以它們刺耳的、100分貝的尖叫聲讓周圍的人類心煩意亂。你又能怎麼樣呢?如果生活給了你蟬,那就做蟬冰淇淋吧。
我大約七八歲的時候,肯塔基州北部出現了蟬群。我樂此不疲地把這些成蟲從它們的棲息處摘下來,用手指捏住它們的翅膀——它們像奶牛一樣溫順,所以你可以直接走到它們跟前——然後研究這些肥胖的、紅眼睛的昆蟲。我不記得見過任何被可怕地殘害的。但事實證明,有一種寄生蟲已經適應了週期性蟬的生命週期,在土壤中耐心等待13或17年,等待它們的受害者出現。這就是Massospora cicadina,它製作自己的蟬冰淇淋。
蟬的若蟲在地下生活13或17年,吸食植物根部的汁液。當神奇的時刻到來,它們鑽到地面時,它們中的一些會接觸到真菌的孢子。大約百分之二到五的蟬最終會被感染。
真菌在進入其閃亮的新蟬體內後,會透過無情地繁殖成數千個白色粉狀孢子,讓它自己感覺像在家一樣。這些孢子是分生孢子,即無性產生的繁殖細胞,被稱為I期感染。這些孢子對其他成年蟬具有傳染性。
感染了分生孢子的蟬會經歷類似的感染,稱為II期,這會導致有性產生的孢子。這些孢子是為了找到通往土壤的路,在那裡它們可以承受十多年的環境破壞,等待它們的下一頓美餐。
感染了任何一種孢子的蟬的腹部都會腫脹,充滿白堊狀的白色孢子,最終導致它們的生殖器官和幾個身體末端的節段脫落,留下一個可怕的開放性傷口。
當然,作為蟬,它們不僅沒有意識到自己處境的恐怖,而且也不知道自己被感染了,或者它們可以感染其他蟬。所以它們還會繼續做蟬在地面上一個月內做的所有正常的事情。所有的事情。
這產生了可怕的句子,直接從受人尊敬的《自然》自己的《科學報告》的頁面中引用:“……因此,發現一隻健康的蟬的生殖器插入受感染伴侶的腹部孢子團中,或者看到健康的蟬附著在嘗試交配期間從受感染伴侶身上撕裂下來的腹部或末端片段上是相對常見的。”
我的天啊。
“未受感染的雄性Magicicada septendecim(左)的生殖器被從受Massospora cicadina I期感染的雌性身上撕下來(右)。” 圖片來源:圖2 Cooley 等人,2018
當然,交配並不是受感染的蟬唯一做的事情。感染了I期孢子的蟬往往會在身後拖著它們張開的腹部,留下一條孢子軌跡,這很像(我今天就不打算有所保留了)一隻正在處理感染的肛門囊的狗。感染了II期孢子的蟬也會這樣做,但“與I期蟬相比,它們花費更多的時間飛行,並從它們受損的腹部明顯噴射出孢子”。記住,II期孢子的目標不是找到另一個宿主,而是最終進入可能成為幼蟬家園的土壤中。
但這變得更糟。因為Massospora認為這一切還不夠邪惡。它真的需要提高賭注。因此,正如科學家們在他們新的圖文並茂的論文中所揭示的那樣,感染了I期孢子的雄性會透過彈動翅膀來回應其他雄性的交配呼叫——這通常只有健康的、接受的雌性才會做。而且,作為蟬,你可以猜到結果。
因此,雄性比雌性更容易被感染,因為它們會與受感染的雌性交配,也會與受感染的雄性交配。但是,如果這只是感染的副作用呢?如果整個腹部都充滿了邪惡的真菌孢子會產生某種一般的雌性化效應呢?
科學家們考慮過這種可能性。但只有感染了I期孢子的雄性才會透過彈動翅膀來回應雄性呼叫。感染了II期孢子的雄性不會這樣做。如果雄性彈動翅膀僅僅是被Massospora感染的副作用,那麼我們就會期望兩種型別的受感染雄性都以這種方式行動。因此,這種行為似乎是一種積極的真菌策略,以提高其繁殖潛力。蟬的體內可能生活著兩種生物,但只有一種生物掌握著方向盤,而它不是蟬。
Massosspora也被證明可以操縱至少另一種非週期性蟬的性行為,並且懷疑在其他物種中有更多例子。因此,作者們總結說,對於行為被寄生真菌操縱的殭屍昆蟲的普遍現象(真菌學家將其歸類為蟲黴目真菌),我們現在可以加入會干擾昆蟲臥室行為的真菌。正如他們所說,在愛情和戰爭中,一切都是公平的。這兩者兼而有之。
參考
John R. Cooley、David C. Marshall、Kathy B. R. Hill。一種特殊的真菌寄生蟲(Massospora cicadina)劫持了週期性蟬(半翅目:蟬科:Magicicada)的性訊號。《科學報告》,2018;8 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-19813-0