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寄生虫如何操纵蚂蚁大脑?科学家首次真实观察到了

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  • 2019-10-02
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简介北京时间7月2日消息,据国外媒体报道,一种可怕的寄生虫能够将蚂蚁变成“自杀僵尸”,最新视频图像揭晓了其中的秘密。一种名为“柳叶刀肝吸虫(lancetliverfluke)”的寄生虫

北京时间7月2日消息,据国外媒体报道,一种可怕的寄生虫能够将蚂蚁变成“自杀僵尸”,最新视频图像揭晓了其中的秘密。

一种名为“柳叶刀肝吸虫(lancet liver fluke)”的寄生虫可以进入蚂蚁头部,控制蚂蚁行为。当夜幕降临的时候,柳叶刀肝吸虫引导蚂蚁爬到叶片顶端,一直呆到第二天早晨。

“僵尸蚂蚁”颚部紧扣草叶尖,它们在清晨时分很容易被掠食者捕杀。它们很可能在这个位置被吞食,之后潜伏在蚂蚁体内的柳叶刀肝吸虫将进入一个更大的宿主体,并在那里繁殖后代。科学家一直致力于研究这种寄生虫如何与蚂蚁大脑相互影响,他们首次相机拍摄到这种可怕的僵尸关系。

柳叶刀肝吸虫的生命开始像许多其它寄生虫一样,最初虫卵生活在牛羊粪便中。之后蜗牛吞食粪便,它们成为柳叶刀肝吸虫的第一宿主体,虫卵停留在蜗牛肠道之中,并进行孵化和发育。最终,这种寄生虫附着在蜗牛的黏液球上,被蚂蚁吞入腹中,从而蚂蚁成为它们的第二宿主体,在蚂蚁身体上柳叶刀肝吸虫发生了奇特的转变。

孵化出来的柳叶刀肝吸虫有一只会进入蚂蚁大脑,并最终取代并控制蚂蚁行为。其余肝吸虫则呆在蚂蚁腹部等待新的时机到来。这项研究报告发表在《科学报告》杂志上,合著作者马汀·霍尔(Martin Hall)博士说:“这是一种非同寻常的生命循环,是寄生虫操纵宿主体发挥自身优势的一个经典例子。此类行为吸引生物学家许多年。”

这一特写图像显示柳叶刀肝吸虫如何潜伏在蚂蚁控制嘴部的大脑区域,图中红色大脑区域受该寄生虫的影响。

图中是被寄生虫感染的蚂蚁头部,它被研究人员斩首,并使用微CT扫描仪进行研究,这是世界上第一张被微型寄生虫操控大脑的图像。

研究人员发现柳叶刀肝吸虫直接攻击蚂蚁控制嘴部的大脑区域,图中红色部分是控制嘴部的颚部肌肉,当蚂蚁进食时颚部肌肉会收缩,这种寄生虫控制蚂蚁大脑,迫使蚂蚁长期闭合嘴部。

为了深入研究蚂蚁和寄生虫之间的交互影响,研究人员对实验蚂蚁对象斩首,然后分别研究蚂蚁的身体和头部。

然而,柳叶刀肝吸虫的寄居机制尚不清楚,部分原因是到目前为止我们仍无法观测到这种寄生虫与蚂蚁大脑之间的物理关系。理解其独特生命循环的原因需要实时观察这种寄生虫如何入侵蚂蚁身体。

目前,科学家对蚂蚁身体进行了详细的X射线扫描,并绘制详细的3D图像。他们发现柳叶刀肝吸虫直接伏击控制蚂蚁颚部关闭的大脑区域。当蚂蚁吃食物时,下颌肌会收缩,寄生虫控制蚂蚁大脑,迫使蚂蚁一直关闭颚部。

由于蚂蚁头部非常坚硬,并且大脑很小,准确拍摄其大脑结构非常困难。为了更深入研究蚂蚁和柳叶刀肝吸虫之间的关系,研究人员将蚂蚁头部切割下来,然后分别研究它们的身体和头部。

科学家通过非侵入方法分析了蚂蚁大脑结构,可以360度观察蚂蚁头部,这是传统解剖技术无法实现的。据悉,他们从加拿大亚伯达省收集蚂蚁标本,储存在装有乙醇的瓶子中,然后运到博物馆进行研究。

这张恐怖的图像是一只苍蝇的“僵尸头”,它生前被一种致命性寄生真菌感染。该照片拍摄于新加坡森林地区,显示真菌从死亡时间较长的苍蝇头部生长出来,苍蝇的眼睛已不见了。

不同种类的虫草选择不同的昆虫宿主体,但通常真菌会控制受害昆虫的肌肉,迫使昆虫走到植物顶端,暴露在掠食者的视野范围内。

专家们最初认为,虫草感染了宿主体的大脑,但是近期研究表明,它们实际上控制了受害宿主体的肌肉。研究人员将该行为描述为:“像被操纵的木偶一样,做着牵线木偶的动作。”

博物馆负责CT扫描的研究主管丹尼尔·马汀·维加(Daniel Martín-Vega)博士称,现代成像工具能够彻底改变我们对寄生虫与宿主体交互过程的重要认知信息。目前我们首次在蚂蚁大脑中观察到寄生虫感染,并证实蚂蚁大脑中最多存在着3只寄生虫。

此前研究报告称蚂蚁大脑中存在不止一只寄生虫。这项最新研究表明,在多只寄生虫感染下,仅有一只能够真实接触蚂蚁大脑组织。观察图像显示,寄生虫通过一个吸管结构主动控制蚂蚁。

维加博士强调称,这项研究表明寄生虫学微CT扫描的潜在应用。这对于研究和教育都非常有用,因为它提供了直接观察寄生虫与宿主体组织相互作用的重要线索。

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