西弗吉尼亚大学的森林病理学家和真菌学家马特·卡森在过去一周里一直在弗吉尼亚州北部追逐蝉。每天晚上，他都看到苍白的若虫像幽灵般从地下冒出来，然后爬到树上，在那里它们很快就会蜕皮变成有翅膀的成虫。
蝉和卡森都在等待这一刻——但原因不同。在地下蛰伏17年后，数十亿X代周期蝉（这些昆虫的俗称）今年在美国东部各州破土而出，寻找配偶并繁衍下一代。另一方面，卡森的到来是为了观察自然界最史诗般的生命周期中同样令人敬畏但又截然不同的一个方面：“大型真菌秀”，正如他所说。这是一场狂野的表演，其中一种寄生真菌将一些昆虫变成了单 minded 的性机器——在导致它们的生殖器脱落之后。这种现象已被充分记录，但像卡森这样的科学家正在努力弄清楚这种可怕的真菌如何劫持其宿主。
据估计，全世界有3000种蝉，并且有多种寄生真菌与它们共同进化。卡森研究一种非常特殊的物种，称为Massospora cicadina。它只感染所谓的周期蝉，如X代蝉——那些每13年或17年出现一次的蝉。
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M. cicadina的孢子也在土壤中耐心地度过了过去的17年，等待着X代若虫的出现。幼虫在前往地面的过程中接触到孢子时会被感染，真菌在宿主蜕皮成成虫后的最初7到10天内会在视线之外生长。
然而，在经历了那段具有欺骗性的平静期之后，感染开始显现——结果令人毛骨悚然。雄蝉的腹板开始脱落，露出由真菌孢子组成的粉白色塞子。当昆虫行走或飞行时，孢子会脱落。但它们主要通过性尝试传播。
真菌使昆虫一心一意地追求交配，从而将其传播给其他蝉。图片来源：马特·卡森
健康的雄蝉通过鸣叫来吸引雌蝉，雌蝉通过弹动翅膀来表明它们接受交配。不幸的是，如果雌蝉爱上受感染雄蝉的诱人歌声，不仅无法使其卵受精（雄蝉的生殖器早已脱落），而且自身也会被感染，这实际上使M. cicadina成为一种性传播疾病。
受感染雌蝉的腹部往往保持或多或少的完整，因为它们有更强的肌肉组织来产卵。但这并不意味着雌蝉的日子就好过。如果雄蝉与受感染的雌蝉交配，她的真菌缠身的生殖器通常会断裂——并被雄蝉带走。“基本上，雄蝉身上会附着这种永久的装饰品，上面记录着过去的功绩，”卡森说。一些受感染的雄蝉也会像雌蝉一样弹动翅膀，吸引其他不幸的雄蝉，当它们试图交配时就会被感染。
卡森的大部分研究都集中在弄清楚真菌到底如何迫使蝉变成性僵尸来传播孢子。2019年，他和他的同事在《真菌生态学》杂志上报告称，特别是其中一种化合物卡西酮，似乎是使受M. cicadina感染的宿主变成性自动机的关键。现在，在弗吉尼亚州，他正在筛选蝉的真菌感染情况，寻找样本昆虫以便在实验室中进行研究。“而且，”卡森补充道，“我必须承认，我不想错过与X代蝉共处的机会。”
卡西酮是一种众所周知的天然兴奋剂，属于苯丙胺家族。科学家们此前已确定它是卡塔叶（一种原产于非洲之角和阿拉伯半岛的植物）中的活性成分，当地人有时会咀嚼卡塔叶以获得兴奋感。合成卡西酮也是处方用于治疗注意力缺陷多动障碍的药物和称为“浴盐”的非法药物的关键成分。“我们没有看到吃人脸的蝉，”卡森指的是2012年佛罗里达州臭名昭著的事件，媒体报道将其归咎于浴盐。“但我们可以从这些药物的用途中了解真菌可能如何发挥作用。”
例如，含有合成卡西酮的药物可以抑制食欲并提高注意力。因此，真菌有可能通过改变宿主行为来使其自身获益，使蝉一心一意地追求交配而不是进食或休息——从而将孢子传播给更多的配偶。
有趣的是，卡森和其他研究人员还在另一种Massospora物种中发现了裸盖菇素（迷幻蘑菇中的迷幻成分）的证据，该物种仅感染美国西部的年度蝉。“裸盖菇素和苯丙胺显然是两种非常不同的药物，但我们认为这些生物碱可能在抑制食欲、增强耐力和延长清醒时间的能力方面具有一定的冗余性，”卡森说。
他怀疑这些化合物在Massospora物种中的存在代表了趋同进化的一个例子，其中一个特征在不同物种中独立进化以执行相似的功能。然而，卡西酮在卡塔叶植物中的出现，引发了一个有趣的问题：这些植物是否可能含有隐藏的真菌伙伴，而这些伙伴实际上是这些化合物背后的工程师？正如卡森指出的那样，这并非首次发现植物的明显精神活性特性实际上属于真菌：2004年，科学家们发现，牵牛花中发现的类似LSD的化合物并非由植物本身产生，而是由生活在植物内部的真菌产生。
卡森希望在未来的研究中进一步调查这个问题和其他问题。特别是，他想直接用卡西酮给健康的蝉服用，看看它如何改变它们的行为。他还对研究其他十几种Massospora物种感兴趣，看看它们可能含有哪些有趣的化合物——这些化合物甚至可能对药物发现有用。
然而，说到药物，卡森强调，想要获得快感的人不应该转向受感染的蝉——他一直担心在在线论坛上看到对此的讨论。他说，需要数百甚至数千只蝉才能产生足以对人类产生影响的剂量。而且蝉还含有1000多种其他化合物，其中一些是已知的毒素。“你必须吃掉大量的蝉才能从其中含有的苯丙胺中获得一些效果，”康涅狄格大学的系统发育学家克里斯·西蒙同意道。“在你吃到足够的量之前，你早就生病了。”
也就是说，西蒙和卡森都表示，人们不必太担心宠物或孩子接触到受感染的蝉。首先，可能很难找到它们。首先，只有大约5%的蝉倾向于被感染。虽然X代蝉由数十亿只昆虫组成，但它们分散在一个广阔的地理区域。“我自己不会去舔一只，”卡森说。“但如果你的动物吃了一两只受感染的蝉，那不会有问题。”