2008年,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的野生动物兽医马修·阿伦德在伊利诺伊州卡莱尔附近进行种群监测项目时,注意到他一直在研究的一些响尾蛇出了问题。他的团队发现了三条东部马萨索加响尾蛇(Sistrurus catenatus catenatus),它们的脸部严重肿胀和变形。阿伦德把它们带回实验室观察。病变溃烂并扩散到皮肤下。当这些蛇在三周后死亡时,疾病已经使它们的嘴、鼻腔和毒牙面目全非。
阿伦德将一种名为Chrysosporium的真菌描述为罪魁祸首。2010年,阿伦德的团队又发现了一条感染的蛇,此后又发现了两条。阿伦德还不了解这种疾病是如何传播的,也不知道如何阻止它。
“我以前从未在野生蛇类中看到过这样的情况,”阿伦德说。“其他人也没有。在几乎所有生物中,真菌都是机会性病原体,会攻击免疫系统受损的生物。然而,这些蛇原本是健康的,”他说。这种蛇的数量已经在减少,是美国鱼类和野生动物管理局的濒危物种名单上的候选者。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将有助于确保关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
不幸的是,响尾蛇只是物种遭受真菌攻击的最新例子,这是公共卫生官员、动物学家和自然资源保护主义者注意到的令人不安的全球趋势。真菌已经困扰了各种各样的物种,如两栖动物、蝙蝠、阿拉比卡咖啡、红树林蟹、小麦、珊瑚、蜜蜂、橡树、海龟,甚至人类。(例如,感染性脑膜炎是由真菌引起的。)
最充分的例子是致命的两栖动物真菌,Batrachochytrium dendrobatidis,俗称壶菌。壶菌病最初于1997年报道,已感染了所有发现两栖动物的大陆上的500多种青蛙和蝾螈,并导致一半的两栖动物物种进化衰退。许多其他受真菌病影响的物种面临着迫在眉睫的灭绝,例如欧洲螯虾。
为了确定科学家们收集的数据是否真的指向影响众多物种的致命趋势的巨大转变,伦敦帝国学院真菌疾病流行病学读者马修·费舍尔和他的同事对过去在Web of Science(汤森路透提供的在线引文索引)、ProMED(新发疾病监测计划)和HealthMap(监测动植物宿主疾病爆发)上可用的研究进行了荟萃分析。他们的研究结果表明,在过去半个世纪中,真菌和类真菌病原体(卵菌)占病原体驱动的物种损失的65%。
在全球经济中,这也许并不令人惊讶,但诸如国际贸易和军事行动等人类活动加剧了真菌病原体的传播,将新的敌人带到了没有保护的受害者面前,并为以前无害的真菌物种引入了新的进化机会。
长期以来,人们认为真菌是通过有丝分裂进行无性繁殖的,每个后代都是其亲本的相同克隆体,但科学家们发现真菌也可以通过减数分裂进行有性繁殖。通过灵活地改变其繁殖策略以应对新的环境条件,真菌将来自父母双方的遗传优势转移,就像人类一样,从而使它们的后代有更好的生存机会。它们也容易杂交(不同物种之间杂交)、异交(选择性地与物种内不同菌株的个体繁殖)和重组(在细胞分裂期间交换遗传物质)。
Zymoseptoria pseudotritici 是一种破坏小麦作物的致病真菌,就是一个很好的例子。这种最近的杂交体直接来自两个基因不同的非致病真菌的结合,这两个真菌是通过人类贸易和农业实践接触的。与它的父母不同,后代是杀手。
“如果出现一些它们无法茁壮成长的新环境条件,一些真菌会改变它们的繁殖策略,它们会进行有性繁殖。真菌性行为比我们想象的要普遍得多。就纯粹的数量而言,它们是地球上最成功的生物之一,”费舍尔说。
真菌生存武器库中最险恶的武器之一是它能够隐藏在从一个国家运往另一个国家的任何生物中,然后在条件恶劣时等待。例如,Phytophthora ramorum是一种类真菌卵菌,在过去十年中导致加利福尼亚州和俄勒冈州的本地橡树死亡,它很可能是通过观赏植物贸易搭乘亚洲无易感宿主(最可能是杜鹃花)的顺风车。“这种疾病没有任何警报,”加利福尼亚大学伯克利分校环境科学、政策和管理系的推广专家马泰奥·加贝洛托说。一旦真菌到达加利福尼亚海岸,温暖的天气和间歇性降雨使其能够轻松地在宿主之间传播。“我们认为发生的事情是病原体从杜鹃花转移到加利福尼亚海湾月桂树,在那里它可以休眠多年。没有直接的橡树到橡树的传播,”加贝洛托说。
当环境条件不理想时,疫霉会等待时机。“在干旱的年份,它们不会繁殖,”加贝洛托说。“疫霉是一种游动孢子,这意味着它在其生命周期中会经历游泳阶段。如果天气干燥或温度较低,就不会爆发。但是,当条件合适时,流行病可以在几周内从不存在变为影响无数树木。”
并非所有真菌都是坏的,远非如此。如果没有真菌,我们就不会有使蓝纹奶酪老化的青霉菌,它会使橙子腐烂,并且从中提取了抗生素药物青霉素。“没有真菌,地球上的生命会大不相同,”费舍尔补充道。“森林本身就依赖真菌生存。”菌根,或共生真菌,已经与植物根系血管系统相互进化。它们通过这些关联将土壤中的氮和磷转移到植物根部。
真菌是进化最成功的生物之一。然而,仅过了几代,自然界一些最令人敬畏的资产就变成了地球上其他物种最可怕的负债。