本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點。
本文是關於文明、真菌和酒精的六篇系列文章中的第四篇(第一篇請見此處,第二篇請見此處,第三篇請見此處),是的,我增加了一篇)。前四篇文章已經確定,但該系列的結尾將根據讀者的評論和想法來選擇。
幾年前,我的朋友松浦健二發現了白蟻球。現在,他和他的學生一起發表了一項新的研究,揭示了更多長期隱藏的東西。
我應該解釋一下。健二發現的是白蟻巢內微小、堅硬、圓形、卵形的真菌結構。真菌在那裡偷白蟻腐爛的食物。它們透過模仿白蟻的卵來實現這一目的(這包括產生由真菌菌絲組成的硬化菌核)1。白蟻球的寬度甚至硬度都與白蟻卵完全相同;它們就像母親做的一樣。真菌球與白蟻卵相似,但它們也產生白蟻用來識別卵的化學物質——溶菌酶。這種詭計很巧妙,而且,事實證明,很常見。它發生在日本各地的白蟻物種中,也在美國發生。它可能正在你家裡發生。
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新發現——這些球因其與足球或籃球的物理相似性而被健二命名。健二已經將這些卵形真菌結構視為一個需要解釋的巨大謎團,因此他將過去十年的大部分時間都投入到了對它們的研究中。健二非常聰明。他本可以做任何事情,但他熱愛白蟻,現在也熱愛白蟻球。他很可能參與了所有已發表的白蟻球研究。現在,健二在一篇由他的學生八代俊史領導的論文中報告了白蟻與這些真菌騙子之間關係的新細節。八代俊史和健二一樣,是一位非常聰明的年輕科學家(儘管開車技術很糟糕)。
[圖片 1:白蟻卵(細長、半透明的形狀)和它們的模仿物,網紋白蟻物種中的白蟻球,照片由亞歷克斯·懷爾德拍攝]
八代、松浦和松浦的一位博士後田中研究了日本各地以及美國的白蟻球。他們小心地提起白蟻,並仔細檢查了它們的巢穴。在搜尋的過程中,他們成為了這方面的專家。然後,他們回到實驗室,比較了不同白蟻巢穴中白蟻球(所有屬於纖維根黴屬的真菌)的基因版本。他們可能期望發現的是每個白蟻物種都有不同的真菌物種,至少如果需要特定的適應性來應對不同白蟻的獨特化學性質。相反,不同的白蟻物種似乎有不同的白蟻球物種,而且單個巢穴通常有不止一種白蟻球依賴它們。
裝傻——似乎許多不同的真菌可以使用溶菌酶來欺騙許多不同的白蟻物種(松浦可以在玻璃珠上塗上溶菌酶,白蟻也會照顧它們)。再加上與卵的模糊相似性就足夠了。白蟻很容易被騙。難怪沒有更多物種欺騙它們。它們讓我想起了人類,這一點我稍後會再談。
一旦進入白蟻巢穴,真菌就可以輕鬆生存。白蟻像對待自己的真卵一樣照顧它們。它們清潔它們(請看此處的影片)。它們將它們移動到最好的位置。它們要麼是世界上最好的宿主,要麼是最糟糕的父母。在一些巢穴中,被照顧的“卵”中,白蟻球比真正的卵更多。部分基於八代的新研究,這些真菌似乎能夠從一個巢穴移動到另一個巢穴,甚至可以在巢穴外自行繁殖,但它們喜歡在巢穴內獲得的免費搭車機會。當外面的世界很艱苦時,這裡的生活既便宜又輕鬆。
從遠處看,白蟻似乎被騙了,但衡量誰贏誰輸很複雜。當松浦比較有白蟻球的巢穴和沒有白蟻球的巢穴中白蟻卵的適應性時,發現當白蟻球存在時,白蟻卵實際上表現得一樣好。但工蟻照顧這麼多額外的“卵”肯定是有代價的。也許也有好處。也許這個特洛伊球有一個一線希望。也許真菌產生的化合物可以作為抗生素,從而幫助幼白蟻保持無病原體狀態。白蟻可能會因被欺騙而受益,但這種益處似乎是偶然的,而不是讓真菌進入的原因,但也許這是不進化出更強防禦真菌的原因。
松浦對下一步研究有很大的想法。他想嘗試利用白蟻的慷慨(或缺乏詭計)來殺死它們。正如松浦在最近的一篇論文中所說,“裝滿農藥的假卵可以被引入蟻群的中心,只需少量農藥即可摧毀整個蟻群。” 事實是,松浦並不真的想殺死白蟻。他喜歡它們,但你不會因為喜歡白蟻而獲得資助,你會因為殺死它們而獲得資助。
就其本身而言,這個故事很吸引人,是自然世界的一個豐富細節,如果進化沒有想到它,它是無法想象的。但是,在人類和酒精的故事背景下,這個故事似乎還有更多含義。
如果白蟻像我們在寫酒精時講述自己的故事一樣,講述它們自己的故事,它們會說什麼?它們可能會把把白蟻球帶入巢穴的那一天描述為一個高尚而有用的一天,在這一天,它們想出瞭如何利用真菌來控制病原體,這很像我在上一篇文章中描述的酒精的好處。但很明顯,白蟻被騙了。
如果酵母這種製造我們的啤酒、葡萄酒、麵包等的真菌正在欺騙我們呢?如果我們想看酵母,能夠讓我們自己相信它的好處,但從酵母的角度來看,我們只是另一個愚蠢的白蟻呢?畢竟,我們不是把它從野外帶回來,確保它是安全的並餵養它,並幫助它從一個食物來源到下一個食物來源嗎?總會確保它既不太熱也不太冷。如果這就是酒精、真菌和文明的故事呢,一個我們感覺良好但實際上並沒有控制權的故事呢?
[圖片 2:鼻白蟻屬的白蟻。這些白蟻的兵蟻有長長的“鼻子炮”,從中噴出松節油狀的化合物進行防禦,照片由亞歷克斯·懷爾德拍攝]
重複——最近,松浦和八代有了又一個發現。在研究鼻白蟻屬的熱帶白蟻時,他們發現了巨大的白蟻球。這些巨大的白蟻球與正常的白蟻球完全無關。它們獨立進化出來,利用了白蟻可預測的弱點。顧名思義,巨大的白蟻球比正常的白蟻球大,可能是因為鼻白蟻物種的卵比網紋白蟻的卵大,因此真菌必須效仿。這些更大的球引發了一個問題。它們引發了一個關於我們可預測的弱點是什麼的問題,如果我們有的話。在我們酵母釀造的啤酒和葡萄酒的背景下,最明顯的答案似乎是,我們可預測的弱點是我們喜歡喝酒。也許酵母最初是透過偽裝成特洛伊啤酒偷偷進入我們的社會的。我們想喝醉並殺死病原體意味著我們放鬆了警惕,現在,只要我們對酒精的弱點仍然存在,它們就進入了。
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如果您想了解羅伯如何看待這些故事如何交織在一起,塑造我們以及我們是誰,請檢視《我們身體的野性》。羅伯·鄧恩是北卡羅來納州立大學生物系的作家和進化生物學家。在推特上關注他:robrdunn。目前,他正與家人在歐洲休假,或許你能在那裡找到他。
1-Matsuura K., Tanaka C. 和 Nishida T. 2000. 白蟻與形成菌核的真菌的共生關係:菌核模仿白蟻卵。生態研究。15: 405-414