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远古化石展示“僵尸咬痕”:真菌或是祸首(图)

发布时间:2010年08月29日 02:53 | 进入复兴论坛 | 来源:新京报

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一块距今4800万年的叶子化石

  在一块距今4800万年的叶子化石上,科学家发现了类似现在被真菌寄生的“蚂蚁僵尸”的特殊咬痕。

  当你玩《植物大战僵尸》游戏的时候可曾想到,在远古时代,一场“真菌大战僵尸”的战斗就已经打响了?很多人都知道,“冬虫夏草”就是一种被真菌寄生的虫子,其实,拥有类似行为的真菌有很多。蚂蚁就是很重要的寄生对象。近期发表在《生物学通信》(Biology Letters)的一篇文章称,通过对化石的分析,科学家发现在远古真菌已经能对蚂蚁进行“行为控制”。

  远古化石展示“僵尸咬痕”

  这篇论文的作者是英国埃克塞顿大学的休斯(David P Hughes)博士领导的小组。他们在德国莱茵河谷发现的一件树叶化石上发现了29个咬痕,表明至少有7只蚂蚁狠狠地咬过它。蚂蚁为什么要咬叶子?休斯的小组认为,这是因为蚂蚁被真菌变成了“僵尸”。

  如今生活在亚洲森林里的偏侧蛇虫草菌(Ophiocordyceps unilateralis)就可以控制莱氏屈背蚁(Camponotus leonardi)的行为。当蚂蚁感染了这种真菌,就会离开蚁穴,在附近的树林地上找一片树叶,紧紧咬住它的叶脉,然后死去,为真菌生长创造完美的环境。休斯表示,只有被真菌感染的蚂蚁才会如此行动,它们的咬痕非常独特。莱氏屈背蚁的咬痕和德国化石上的咬痕如出一辙。

  休斯小组的论文来得正是时候,去年,也有科学家发表了一篇关于偏侧蛇虫草菌的论文,并引起广泛关注。这篇文章发表在2009年9月号的《美国自然学家》(The American Naturalist)上,说明了真菌寄生和蚂蚁行为的关系。这篇论文的作者是丹麦哥本哈根社会演化研究中心安德森(Sandra Andersen)领导的小组。

  这篇论文说,如果只是利用蚂蚁的身体,真菌不必如此大费周章。它的真正“目的”在于,让蚂蚁做搬运工,把自己运到适合生长的地方。所以,它们控制了蚂蚁的大脑,让它找到森林地面的落叶,这样的环境正适合真菌生长。

  当蚂蚁感染上这种真菌,它们会爬下生活的树,进行作者所称的“死亡之抓”的行为。论文写道,根据在泰国考冲(Khao Chong)自然保护区的观察,所有受感染的屈背蚁都会咬住叶子的背面,98%会咬住叶脉,之后咬住叶子的背面,因为这里避光,而且叶脉凸起,容易咬住。

  事实上,大多数受感染的屈背蚁都会出现以下几种行为:到达树木的北侧,此侧晒不到太阳;咬住离地面大约25厘米高的叶子;选择温度在20℃到30℃之间,湿度在94%到95%之间的地点。

  操纵“僵尸”只为自己繁殖

  为了证明选择这样的地点对真菌的重要性,研究者们找到了几十只感染的蚂蚁,一部分留在真菌让它们去的地方,另一部分挪至周围的其他位置,结果在前一类地点,真菌都生长良好,而被挪动过的真菌都没有长出来。

  当蚂蚁死后,真菌开始从蚂蚁身体里长出菌丝。在几天时间里,菌丝会从蚂蚁的外骨骼中冒出来,而且每次都是从它脑后的特定位置冒出来。在一周时间里,真菌会长到蚂蚁体长的大约两倍,并开始有性生殖。同时,蚂蚁的外骨骼发生了变化,为真菌提供了更好的保护,而真菌处在蚂蚁身体内部的部位开始功能分化。当真菌开始释放孢子,它就造就了一个“僵尸地带”,在蚂蚁身体下面形成一个面积达1平方米的感染区。路过这里的其他莱氏屈背蚁都会感染上致命的真菌。之所以真菌操纵蚂蚁死在离地25厘米左右高的位置上,正是为了创造这样的“僵尸地带”。

  《美国自然学家》上的论文还说,屈背蚁属的其他品种也会被偏侧蛇虫草菌感染,但它们的行为都不如莱氏屈背蚁理想。这说明生物的寄生行为是非常特化的,往往只针对一种寄主。

  未参与这项研究的寄生生物专家莱瑞(Adward Levri)说:“我没法想出比这个更好地说明生物适应性行为是怎么回事的例子了……它说明这种寄生需要寄主有多重的行为,或许它有多重控制机质。”

  最近在德国发现的叶子化石正是第一次发现“僵尸蚂蚁”的化石证据,这个发现对研究寄生物控制寄主的演化史有着重要的意义。

  休斯说:“有好几种"分子钟"技术,都可以让我们知道生物行为是何时、在哪里产生的,而化石是"校准"分子钟的很好方法。”“分子时钟”最常用的方法是检验一种生物和类似生物的基因差别,以确定它演化的时间跨度;而化石的年代可以用放射性同位素法精确测定,所以说它可以“校准”分子时钟。现在我们已经知道,这块化石形成于4800万年前,所以,“真菌大战僵尸”的故事至少已经上演了近5000万年了。

  【链接】

  冬虫夏草也是“僵尸”

  “僵尸蚂蚁”被真菌感染,从而被真菌控制,有了古怪的行为。其实,有一种“僵尸”更为中国人所知,它就是冬虫夏草。

  从科学上来看,“冬虫夏草”就是蝙蝠蛾幼虫被虫草菌(Cordyceps sinensis)感染,死后其尸体、组织与菌丝结成坚硬的假菌核。其在冬季低温干燥土壤内保持虫形不变达数月之久(冬虫),待夏季温湿适宜时从菌核长出棒状子实体(子囊座)并露出地面(夏草)。

  蝙蝠蛾的幼虫生活在地下,而虫草菌的孢子会经过水而渗透到地下,专门感染它们。虫草菌也会控制蝙蝠蛾幼虫的行为,受真菌感染的幼虫,逐渐蠕动到距地表两三厘米的地方,头上尾下而死。和“僵尸蚂蚁”的情况不同,蝙蝠蛾幼虫不止起到“搬运工”的作用,它的身体也是虫草菌主要的营养来源。

  冬虫夏草被认为是重要的补药。不过,自然界中昆虫被真菌寄生的情况很常见。武警总医院肿瘤生物治疗科主任纪小龙曾经分析过它们的成分,发现青海的冬虫夏草含有虫草酸、碳水化合物、脂肪、蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素B12、麦角脂醇、六碳糖醇、生物碱等等,并没有什么稀有成分。还有一些科学界人士指出,采集野生冬虫夏草的行为给很多地方的植被带来了毁灭性的破坏。

  编译/本报记者 刘铮

  本版图片均为资料图片

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