寄生虫的超能力是从哪里来的?
作者:袁越
以上这些寄生方式虽然都对宿主造成了一定的伤害,但毕竟给宿主留了一个活口,还算仁慈。有一种寄生方式是以牺牲宿主生命为代价的,叫作营养传播寄生(Trophically-transmitted Parasitism)。这方面的一个经典案例就是弓形虫(Toxoplasma gondii),这种单细胞寄生虫的全生命周期需要两个宿主,它们需要在终宿主也就是猫科动物体内进行有性生殖,产出的卵通过粪便排出体外,被中间宿主(除猫之外的其他各类动物)误食后进入后者体内进行无性繁殖。只有当这些中间宿主被猫科动物吃掉后,弓形虫才能再次进入终宿主体内,完成生命周期。于是,为了增加中间宿主被猫吃掉的概率,弓形虫会改变中间宿主的行为,使其更加胆大妄为,这就是为什么那些感染了弓形虫的老鼠不再害怕猫的原因。
因为家猫的普及,人也变成了弓形虫的一个很重要的中间宿主。有证据显示,人类的性行为也能帮助弓形虫在人体之间传播。于是,几位芬兰科学家设计了一个实验,对比了感染与未感染弓形虫的人的性吸引力,发现前者比后者有明显的提升。比如,感染了弓形虫的人的脸部对称性更好,这样的脸型更能吸引异性。再比如,感染了弓形虫的女性的体脂率更低,因此也就更加具有性魅力。相关论文发表在2022年3月25日出版的《同行评议期刊》(PeerJ)上。
这篇论文的结论存在争议,而另一个更加普遍的问题是:寄生虫是如何获得这种匪夷所思的超能力的呢?传统的答案自然是达尔文式进化,即通过基因突变获得新的性状,再通过自然选择挑选出那些具备更强生存或繁殖能力的基因。但是,这种进化方式的速度相当缓慢,充满了不确定性,很难想象一个单细胞寄生虫会通过这种方式获得如此强悍的超能力。
来自日本理化学研究所生命机能研究院(RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research)的三筱塔平博士决定研究一下这个问题。他的研究对象是一种叫作马毛虫(Horsehair worm)的寄生虫,这种寄生虫出生在水里,被蜉蝣带到陆地,在蟋蟀或者螳螂等陆地昆虫的体内长大。之后,这种寄生虫会操纵自己的昆虫宿主不顾一切地跳入水中淹死,从而将自己释放到水里,完成生命周期。
此前的研究显示,马毛虫是通过模仿昆虫体内的趋光蛋白来影响宿主行为的。三筱塔平博士分析了马毛虫和螳螂的基因组,发现马毛虫体内编码这些趋光蛋白的基因和螳螂自身的趋光蛋白基因非常相似,两者有极大可能是同源的。也就是说,马毛虫很可能不是自己进化出了这些蛋白质,而是从螳螂的基因组里把编码这些蛋白质的基因偷了出来。
遗传学家将这种基因偷窃行为称作水平基因转移(Horizontal Gene Transfer),这是细菌等单细胞生物最常用的进化方式,远比达尔文式进化更加快速和高效。寄生虫之所以具备如此强大的超能力,很可能与它们善于从宿主那里偷基因有关。 寄生虫