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寄生蟲(chóng)如何操縱螞蟻大腦?科學(xué)家首次真實(shí)觀察到了

2018/7/2 8:37:07 來(lái)源:新浪科技 作者:葉傾城 責(zé)編:馬卡

北京時(shí)間7月2日消息,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,一種可怕的寄生蟲(chóng)能夠?qū)⑽浵佔(zhàn)兂伞白詺⒔┦保钚乱曨l圖像揭曉了其中的秘密。

一種名為“柳葉刀肝吸蟲(chóng)(lancet liver fluke)”的寄生蟲(chóng)可以進(jìn)入螞蟻頭部,控制螞蟻行為。當(dāng)夜幕降臨的時(shí)候,柳葉刀肝吸蟲(chóng)引導(dǎo)螞蟻爬到葉片頂端,一直呆到第二天早晨。

“僵尸螞蟻”顎部緊扣草葉尖,它們?cè)谇宄繒r(shí)分很容易被掠食者捕殺。它們很可能在這個(gè)位置被吞食,之后潛伏在螞蟻體內(nèi)的柳葉刀肝吸蟲(chóng)將進(jìn)入一個(gè)更大的宿主體,并在那里繁殖后代??茖W(xué)家一直致力于研究這種寄生蟲(chóng)如何與螞蟻大腦相互影響,他們首次相機(jī)拍攝到這種可怕的僵尸關(guān)系。

柳葉刀肝吸蟲(chóng)的生命開(kāi)始像許多其它寄生蟲(chóng)一樣,最初蟲(chóng)卵生活在牛羊糞便中。之后蝸牛吞食糞便,它們成為柳葉刀肝吸蟲(chóng)的第一宿主體,蟲(chóng)卵停留在蝸牛腸道之中,并進(jìn)行孵化和發(fā)育。最終,這種寄生蟲(chóng)附著在蝸牛的黏液球上,被螞蟻吞入腹中,從而螞蟻成為它們的第二宿主體,在螞蟻身體上柳葉刀肝吸蟲(chóng)發(fā)生了奇特的轉(zhuǎn)變。

孵化出來(lái)的柳葉刀肝吸蟲(chóng)有一只會(huì)進(jìn)入螞蟻大腦,并最終取代并控制螞蟻行為。其余肝吸蟲(chóng)則呆在螞蟻腹部等待新的時(shí)機(jī)到來(lái)。這項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上,合著作者馬汀·霍爾(Martin Hall)博士說(shuō):“這是一種非同尋常的生命循環(huán),是寄生蟲(chóng)操縱宿主體發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)的一個(gè)經(jīng)典例子。此類(lèi)行為吸引生物學(xué)家許多年?!?/p>

這一特寫(xiě)圖像顯示柳葉刀肝吸蟲(chóng)如何潛伏在螞蟻控制嘴部的大腦區(qū)域,圖中紅色大腦區(qū)域受該寄生蟲(chóng)的影響。

圖中是被寄生蟲(chóng)感染的螞蟻頭部,它被研究人員斬首,并使用微CT掃描儀進(jìn)行研究,這是世界上第一張被微型寄生蟲(chóng)操控大腦的圖像。

研究人員發(fā)現(xiàn)柳葉刀肝吸蟲(chóng)直接攻擊螞蟻控制嘴部的大腦區(qū)域,圖中紅色部分是控制嘴部的顎部肌肉,當(dāng)螞蟻進(jìn)食時(shí)顎部肌肉會(huì)收縮,這種寄生蟲(chóng)控制螞蟻大腦,迫使螞蟻長(zhǎng)期閉合嘴部。

為了深入研究螞蟻和寄生蟲(chóng)之間的交互影響,研究人員對(duì)實(shí)驗(yàn)螞蟻對(duì)象斬首,然后分別研究螞蟻的身體和頭部。

然而,柳葉刀肝吸蟲(chóng)的寄居機(jī)制尚不清楚,部分原因是到目前為止我們?nèi)詿o(wú)法觀測(cè)到這種寄生蟲(chóng)與螞蟻大腦之間的物理關(guān)系。理解其獨(dú)特生命循環(huán)的原因需要實(shí)時(shí)觀察這種寄生蟲(chóng)如何入侵螞蟻身體。

目前,科學(xué)家對(duì)螞蟻身體進(jìn)行了詳細(xì)的X射線掃描,并繪制詳細(xì)的3D圖像。他們發(fā)現(xiàn)柳葉刀肝吸蟲(chóng)直接伏擊控制螞蟻顎部關(guān)閉的大腦區(qū)域。當(dāng)螞蟻吃食物時(shí),下頜肌會(huì)收縮,寄生蟲(chóng)控制螞蟻大腦,迫使螞蟻一直關(guān)閉顎部。

由于螞蟻頭部非常堅(jiān)硬,并且大腦很小,準(zhǔn)確拍攝其大腦結(jié)構(gòu)非常困難。為了更深入研究螞蟻和柳葉刀肝吸蟲(chóng)之間的關(guān)系,研究人員將螞蟻頭部切割下來(lái),然后分別研究它們的身體和頭部。

科學(xué)家通過(guò)非侵入方法分析了螞蟻大腦結(jié)構(gòu),可以360度觀察螞蟻頭部,這是傳統(tǒng)解剖技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。據(jù)悉,他們從加拿大亞伯達(dá)省收集螞蟻標(biāo)本,儲(chǔ)存在裝有乙醇的瓶子中,然后運(yùn)到博物館進(jìn)行研究。

這張恐怖的圖像是一只蒼蠅的“僵尸頭”,它生前被一種致命性寄生真菌感染。該照片拍攝于新加坡森林地區(qū),顯示真菌從死亡時(shí)間較長(zhǎng)的蒼蠅頭部生長(zhǎng)出來(lái),蒼蠅的眼睛已不見(jiàn)了。

不同種類(lèi)的蟲(chóng)草選擇不同的昆蟲(chóng)宿主體,但通常真菌會(huì)控制受害昆蟲(chóng)的肌肉,迫使昆蟲(chóng)走到植物頂端,暴露在掠食者的視野范圍內(nèi)。

專(zhuān)家們最初認(rèn)為,蟲(chóng)草感染了宿主體的大腦,但是近期研究表明,它們實(shí)際上控制了受害宿主體的肌肉。研究人員將該行為描述為:“像被操縱的木偶一樣,做著牽線木偶的動(dòng)作?!?/p>

博物館負(fù)責(zé)CT掃描的研究主管丹尼爾·馬汀·維加(Daniel Martín-Vega)博士稱(chēng),現(xiàn)代成像工具能夠徹底改變我們對(duì)寄生蟲(chóng)與宿主體交互過(guò)程的重要認(rèn)知信息。目前我們首次在螞蟻大腦中觀察到寄生蟲(chóng)感染,并證實(shí)螞蟻大腦中最多存在著3只寄生蟲(chóng)。

此前研究報(bào)告稱(chēng)螞蟻大腦中存在不止一只寄生蟲(chóng)。這項(xiàng)最新研究表明,在多只寄生蟲(chóng)感染下,僅有一只能夠真實(shí)接觸螞蟻大腦組織。觀察圖像顯示,寄生蟲(chóng)通過(guò)一個(gè)吸管結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制螞蟻。

維加博士強(qiáng)調(diào)稱(chēng),這項(xiàng)研究表明寄生蟲(chóng)學(xué)微CT掃描的潛在應(yīng)用。這對(duì)于研究和教育都非常有用,因?yàn)樗峁┝酥苯佑^察寄生蟲(chóng)與宿主體組織相互作用的重要線索。

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