寄生虫劫持了宿主的自由意志,科学家们最终认为他们知道了其中的原理
2024-10-25 03:05

寄生虫劫持了宿主的自由意志,科学家们最终认为他们知道了其中的原理

  

  

  马毛虫可以控制宿主的大脑并将其引向水,当它淹死了。

  科学家们研究了蠕虫的思维方式多年来一直控制着权力。但到底发生了什么?

  新的研究表明,这些聪明的生物知道如何窃取DNA来操纵宿主。

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  马毛虫表面上看起来很简单,但实际上它们是自然界中最复杂的身体捕食者之一。

  这些寄生蠕虫,类似于深色的马毛,控制宿主的大脑并驱使其自杀。

  多年来,科学家们一直在研究毛虫及其精神控制,但这些聪明的劫机者是如何在分子尺度上实现如此壮举的,直到最近才成为科学之谜。

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  作为幼虫,毛虫一生的第一个任务是被吃掉,通常是被蝌蚪或小蚊子吃掉。但直到这种动物被更大的陆地昆虫吃掉,比如蟋蟀、千足虫、蚱蜢或螳螂,蠕虫才会接管。

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  当这种昆虫的消化液溶解了第一个寄主的身体后,马毛蠕虫就会像特洛伊木马一样爆发出来。它在大约三个月的时间里消耗新宿主的营养物质,然后驱使宿主淹死自己。

  蠕虫在水中繁殖和产卵,所以当它们的宿主杀死自己后,蠕虫可以游到最近的狂欢的蠕虫球,开始新的循环。

  根据上个月发表在同行评议期刊《当代生物学》上的一项研究,蠕虫通过一种聪明的模仿技巧控制了它们的宿主。

  研究人员发现,蠕虫模仿宿主体内的化学物质,这些化学物质的作用就像宿主的神经递质——帮助大脑与身体其他部位沟通的化学信使。

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  在这项研究中,研究人员检查了马毛蠕虫物种Chordodes fukuii及其最喜欢的宿主螳螂(又名螳螂)的遗传密码。

  他们发现,当脊索虫操纵螳螂自杀时,这种蠕虫的基因组发生了很多变化。近3200个基因变得更加活跃,并开始产生更多的蛋白质,而大约1700个基因变得不那么活跃。

  与此同时,研究人员观察到螳螂基因的微小变化。

  这给科学家们提供了一个关键的线索来发现蠕虫是如何控制的:如果唯一的变化发生在脊索虫的基因组中,这意味着脊索虫通过创造自己的化学物质而不是利用宿主的化学物质来控制螳螂。

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  该研究的作者Tappei Mishina在RIKEN生物系统动力学研究中心进行了这项研究,他说,这些蠕虫很可能是通过一种称为水平基因转移的过程窃取螳螂DNA的拷贝来产生这些控制精神的化学物质的。研究人员发现1420种脊索类动物的基因与螳螂的基因密切匹配,这一事实进一步支持了这一观点。

  通常,遗传密码是垂直地从父母传递给孩子,但在水平基因传递中,脊索虫直接获取螳螂的DNA。

  发虫并不是唯一能做到这一点的生物——病毒也能做到很多。但毛虫绝对是展示这种能力的更大、更复杂的生物之一。

  Mishina说,Chordodes不是在进行一次巨大的DNA盗窃,而是可能窃取了几代人积累的遗传物质。这种DNA给了它们洗脑宿主所需的工具。

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  该研究的作者进一步试图弄清楚这些化学物质究竟对螳螂的大脑起了什么作用来控制它。他们将毛虫的基因变化与三种潜在的机制联系起来。

  第一种机制是操纵像多巴胺这样的神经递质。

  Mishina说:“我们发现,与未处理和未感染的螳螂相比,一些处理过的螳螂的多巴胺水平非常高。”她补充说,需要更多的研究来确定。但之前的研究表明,多巴胺驱动昆虫的运动和动机,就像它在人类身上一样。

  作者报告说,另一种可能的方法是,蠕虫也激活了基因,促使螳螂向光移动,理想情况下是水平偏振的光,就像水体反射的光。

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  最后,研究作者发现了与螳螂昼夜节律有关的基因变化。马毛蠕虫让它们的宿主在白天更活跃,因为白天更容易发现水反射的光。宿主移动得越多,它们就越有可能找到一个合适的地方淹死。

  幸运的是,根据加州大学的综合虫害管理计划,没有关于马毛蠕虫给人类洗脑的报道。

  如果你吃了一只感染了这种细菌的昆虫,最坏的情况可能就是轻微的肠道不适。

  毛虫只能模仿它们最喜欢的宿主物种的化学物质。因此,根据这项研究,脊索类蠕虫只能控制螳螂,而不能操纵其他昆虫或哺乳动物。

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