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就細菌而言,其他生物只是另一個可供利用的生態位,這意味著幾乎每種動物和植物都有一套伴隨而來的細菌病原體。這些細菌已將目標動物作為其專長,並高度適應在其宿主體內生活。雖然這些細菌通常會使宿主生病、體質變差,甚至有時死亡,但它們與宿主共同生活的時間越長,總體而言,對宿主的損害就越小。畢竟,如果細菌的家園在它們剛搬進來後就立刻死掉,對細菌沒有任何好處。
本月發表在《PLoS病原體》(PLoS Pathogens)雜誌上的一篇文章(參考文獻 1)提供了一個很好的例子,它與沃爾巴克氏體(Wolbachia)有關。這些細菌感染昆蟲和其他節肢動物,並深受記者喜愛(至少與其他昆蟲細菌相比),因為它們的作用之一是阻止昆蟲產生雄性後代(因此只有雌性才能存活下來傳遞細菌基因組),這為記者提供了撰寫愚蠢標題的機會。
除了從雌性傳遞給後代外,沃爾巴克氏體也可以水平傳播,即在同一代的昆蟲之間傳播。在其正常宿主體內,沃爾巴克氏體的危害並不大(除了從種群中移除所有雄性),但當傳播到新的物種時,它會導致各種令人不快的神經系統併發症,通常會導致死亡。顯然,當細菌遇到新的物種時,毒性更強。然而,當仔細檢查細菌感染時,發現兩個物種的受感染個體都含有相同數量的細菌。這不僅僅是新物種無法對感染做出反應,事實上,是它們反應的方式造成了損害。
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事實證明,沃爾巴克氏體在新物種中更危險的原因,並不是因為細菌在未開發的領域中變得狂暴,而是因為新的宿主不知道如何處理它們。習慣於應對細菌存在的昆蟲已經發展出遏制感染或僅僅是容忍感染的方法。然而,新的物種往往會驚慌失措,特別是當細菌傾向於聚集在性腺(生殖器官)和中樞神經系統中時,即使是昆蟲也明白這些地方不適合有細菌。
由於細菌存在於細胞內部,昆蟲免疫系統擺脫細菌的最佳方法是破壞容納細菌的細胞。如前所述,這些細胞主要是性腺和中樞神經系統。當沃爾巴克氏體進入新的物種時,昆蟲的第一反應是快速有效地破壞任何內部有細菌的細胞。結果,不幸的昆蟲基本上摧毀了自己的大腦,導致各種令人不快的症狀和死亡。
即使在昆蟲中,免疫系統對於保護動物免受細菌、真菌和病毒的攻擊也至關重要。然而,令人著迷的是看到免疫系統(即使是“原始”的免疫系統,其組成僅僅是將受感染的細胞快速移除)因對威脅反應過度而導致問題的案例。對沃爾巴克氏體的最佳反應是讓昆蟲學會如何應對它,而不是試圖發動反擊,因為反擊可能會對整個動物造成損害。
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參考文獻 1:Le Clec'h W, Braquart-Varnier C, Raimond M, Ferdy JB, Bouchon D, & Sicard M (2012)。宿主轉換後沃爾巴克氏體的高毒力:當自噬造成傷害時。《PLoS病原體》,8 (8) PMID: 22876183
參考文獻 2:(2004)細胞內細菌沃爾巴克氏體的基因組序列。《PLoS生物學》 2(3): e76。doi:10.1371/journal.pbio.0020076
參考文獻 3:Wernegreen JJ (2004) 內共生:衝突解決的教訓。《PLoS生物學》 2(3): e68。doi:10.1371/journal.pbio.0020068