英科學(xué)家發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)古真菌已能對(duì)螞蟻進(jìn)行控制
日期:2010-09-03 15:57:20
遠(yuǎn)古化石展示“僵尸咬痕”
這篇論文的作者是英國(guó)??巳D大學(xué)的休斯(David P Hughes)博士領(lǐng)導(dǎo)的小組。他們?cè)诘聡?guó)萊茵河谷發(fā)現(xiàn)的一件樹(shù)葉化石上發(fā)現(xiàn)了29個(gè)咬痕,表明至少有7只螞蟻狠狠地咬過(guò)它。螞蟻為什么要咬葉子?休斯的小組認(rèn)為,這是因?yàn)槲浵伇徽婢兂闪恕敖┦薄?
如今生活在亞洲森林里的偏側(cè)蛇蟲(chóng)草菌(Ophiocordyceps unilateralis)就可以控制萊氏屈背蟻(Camponotus leonardi)的行為。當(dāng)螞蟻感染了這種真菌,就會(huì)離開(kāi)蟻穴,在附近的樹(shù)林地上找一片樹(shù)葉,緊緊咬住它的葉脈,然后死去,為真菌生長(zhǎng)創(chuàng)造完美的環(huán)境。休斯表示,只有被真菌感染的螞蟻才會(huì)如此行動(dòng),它們的咬痕非常獨(dú)特。萊氏屈背蟻的咬痕和德國(guó)化石上的咬痕如出一轍。
休斯小組的論文來(lái)得正是時(shí)候,去年,也有科學(xué)家發(fā)表了一篇關(guān)于偏側(cè)蛇蟲(chóng)草菌的論文,并引起廣泛關(guān)注。這篇文章發(fā)表在2009年9月號(hào)的《美國(guó)自然學(xué)家》(The American Naturalist)上,說(shuō)明了真菌寄生和螞蟻行為的關(guān)系。這篇論文的作者是丹麥哥本哈根社會(huì)演化研究中心安德森(Sandra Andersen)領(lǐng)導(dǎo)的小組。
這篇論文說(shuō),如果只是利用螞蟻的身體,真菌不必如此大費(fèi)周章。它的真正“目的”在于,讓螞蟻?zhàn)霭徇\(yùn)工,把自己運(yùn)到適合生長(zhǎng)的地方。所以,它們控制了螞蟻的大腦,讓它找到森林地面的落葉,這樣的環(huán)境正適合真菌生長(zhǎng)。
當(dāng)螞蟻感染上這種真菌,它們會(huì)爬下生活的樹(shù),進(jìn)行作者所稱(chēng)的“死亡之抓”的行為。論文寫(xiě)道,根據(jù)在泰國(guó)考沖(Khao Chong)自然保護(hù)區(qū)的觀察,所有受感染的屈背蟻都會(huì)咬住葉子的背面,98%會(huì)咬住葉脈,之后咬住葉子的背面,因?yàn)檫@里避光,而且葉脈凸起,容易咬住。
事實(shí)上,大多數(shù)受感染的屈背蟻都會(huì)出現(xiàn)以下幾種行為:到達(dá)樹(shù)木的北側(cè),此側(cè)曬不到太陽(yáng);咬住離地面大約25厘米高的葉子;選擇溫度在20℃到30℃之間,濕度在94%到95%之間的地點(diǎn)。
操縱“僵尸”只為自己繁殖
為了證明選擇這樣的地點(diǎn)對(duì)真菌的重要性,研究者們找到了幾十只感染的螞蟻,一部分留在真菌讓它們?nèi)サ牡胤?,另一部分挪至周?chē)钠渌恢?,結(jié)果在前一類(lèi)地點(diǎn),真菌都生長(zhǎng)良好,而被挪動(dòng)過(guò)的真菌都沒(méi)有長(zhǎng)出來(lái)。
當(dāng)螞蟻死后,真菌開(kāi)始從螞蟻身體里長(zhǎng)出菌絲。在幾天時(shí)間里,菌絲會(huì)從螞蟻的外骨骼中冒出來(lái),而且每次都是從它腦后的特定位置冒出來(lái)。在一周時(shí)間里,真菌會(huì)長(zhǎng)到螞蟻體長(zhǎng)的大約兩倍,并開(kāi)始有性生殖。同時(shí),螞蟻的外骨骼發(fā)生了變化,為真菌提供了更好的保護(hù),而真菌處在螞蟻身體內(nèi)部的部位開(kāi)始功能分化。當(dāng)真菌開(kāi)始釋放孢子,它就造就了一個(gè)“僵尸地帶”,在螞蟻身體下面形成一個(gè)面積達(dá)1平方米的感染區(qū)。路過(guò)這里的其他萊氏屈背蟻都會(huì)感染上致命的真菌。之所以真菌操縱螞蟻死在離地25厘米左右高的位置上,正是為了創(chuàng)造這樣的“僵尸地帶”。
《美國(guó)自然學(xué)家》上的論文還說(shuō),屈背蟻屬的其他品種也會(huì)被偏側(cè)蛇蟲(chóng)草菌感染,但它們的行為都不如萊氏屈背蟻理想。這說(shuō)明生物的寄生行為是非常特化的,往往只針對(duì)一種寄主。
未參與這項(xiàng)研究的寄生生物專(zhuān)家萊瑞(Adward Levri)說(shuō):“我沒(méi)法想出比這個(gè)更好地說(shuō)明生物適應(yīng)性行為是怎么回事的例子了……它說(shuō)明這種寄生需要寄主有多重的行為,或許它有多重控制機(jī)質(zhì)?!?
最近在德國(guó)發(fā)現(xiàn)的葉子化石正是第一次發(fā)現(xiàn)“僵尸螞蟻”的化石證據(jù),這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)研究寄生物控制寄主的演化史有著重要的意義。
休斯說(shuō):“有好幾種‘分子鐘’技術(shù),都可以讓我們知道生物行為是何時(shí)、在哪里產(chǎn)生的,而化石是‘校準(zhǔn)’分子鐘的很好方法?!薄胺肿訒r(shí)鐘”最常用的方法是檢驗(yàn)一種生物和類(lèi)似生物的基因差別,以確定它演化的時(shí)間跨度;而化石的年代可以用放射性同位素法精確測(cè)定,所以說(shuō)它可以“校準(zhǔn)”分子時(shí)鐘?,F(xiàn)在我們已經(jīng)知道,這塊化石形成于4800萬(wàn)年前,所以,“真菌大戰(zhàn)僵尸”的故事至少已經(jīng)上演了近5000萬(wàn)年了。
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