寄生虫还是污染?

生物学家弄清了某些畸形青蛙的原因

图片来源:PIETER JOHNSON,保护生物学中心
多肢青蛙。 额外的肢体,通常归因于污染和紫外线辐射,现在被归咎于自然寄生虫。

20世纪90年代青蛙身上发生了一些奇怪的事情:它们的数量骤降,而且更常见的是发现畸形。这一点是无可争议的。同样无可辩驳的是,两栖动物(它们可渗透的皮肤使它们对生态变化更加敏感)近期的数量下降,很可能预示着更严重的环境问题。但是科学家们一直在争论,究竟是什么原因让科米蛙的同类觉得生存变得更加艰难。

解释包括栖息地消失、真菌感染、同类相食和捕食,以及更不祥的原因。一些人认为,随着臭氧空洞扩大,青蛙胚胎暴露于更高水平的紫外线辐射,导致基因突变。另一些人则将责任归咎于农药径流造成的污染;这些罪魁祸首包括称为类视黄醇的化学物质,它们同时也是强效的人类致畸剂。但是最近,一个远没有那么险恶的原因浮出水面:寄生虫。


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实际上,《科学》杂志上的两篇新论文——一篇由斯坦利·K·塞申斯和他在哈特威克学院的同事撰写,另一篇由彼得·约翰逊(斯坦福大学的应届毕业生)和他在斯坦福大学保护生物学中心的前同事撰写——表明,被称为Ribeiroia的扁形虫是造成多种青蛙物种中观察到的大多数肢体畸形的原因。这些微小的吸虫钻入蝌蚪的后躯,在那里它们以物理或化学方式扰乱发育为腿的细胞。“这就像用打蛋器搅打肢芽细胞一样,”塞申斯说。结果,受感染的青蛙长出额外的腿,或者根本没有腿。

图片来源:STANLEY SESSIONS,哈特威克学院
吸虫。 扁形虫Ribeiroia在蝌蚪时期感染青蛙,并在其后躯重新排列肢芽细胞,使其在成年期长出多条腿。

为了获得他最新的发现,塞申斯——他于1987年首次提出寄生虫与此有关——将早期的实验带到了野外。之前的实验室工作表明,吸虫和类视黄醇会导致不同的畸形:寄生虫感染会导致额外但比例合适的肢体,而化学暴露则会产生肢体,其中各部分以错误的顺序出现,即大腿-膝盖-大腿-膝盖的模式。塞申斯的研究小组开始在美国各地寻找这些明显的差异。

他们调查了五种青蛙:来自加利福尼亚州和俄勒冈州八个地点的391只多肢太平洋树蛙(Hyla regilla),以及来自俄勒冈州、亚利桑那州和纽约州的少量多肢瀑布蛙(Rana cascadae)、林蛙(Rana sylvatica)、绿蛙(Rana clamitans)和豹蛙(Rana pipiens)。总共,他们没有发现大腿-膝盖-大腿-膝盖的畸形——而且每个样本的备用肢体附近都感染了吸虫囊肿。此外,在同一地点发现的另外1686只长趾钝口螈(Ambystoma macrodactylum)中也记录了寄生虫感染特有的畸形。

相比之下,约翰逊和他的同事们从野外回到室内,此前他们从加利福尼亚州一个未记录到畸形的地点的采集了树蛙卵。蝌蚪孵化后,他们将它们分成六组。四组分别接受了轻度、中度、重度或未暴露于Ribeiroia。另一组暴露于另一种称为Alaria mustelae的吸虫,最后一组同时暴露于这两种吸虫。他们的发现是,Ribeiroia显然导致了肢体缺失或多肢,只有Ribeiroia造成了这种情况,并且畸形的严重程度随着暴露程度的增加而上升,而存活到变态的蝌蚪的百分比下降。“它比我预期的效果好得多,”约翰逊指出。

塞申斯和约翰逊都认为,寄生虫利用青蛙的畸形来促进它们在整个生命周期中的繁殖成功。最初,未成熟的吸虫感染水生蜗牛并进行无性繁殖,数量通常达到杀死蜗牛的程度。一旦幼虫再次进入水中,它们就会攻击蝌蚪,目标是它们的第三宿主——鸟类,在那里它们进行有性繁殖。事实是,鸟类发现更容易捕食畸形的青蛙。寄生虫通过鸟类的粪便传播到下一个池塘。

话虽如此,自然寄生虫参与造成畸形或青蛙数量减少并不一定能免除人类活动。科学家们推测,化肥径流通过向水中添加额外的营养物质,很可能有助于增加蜗牛的数量,从而间接增加Ribeiroia的数量。此外,蠕虫可能不是迄今为止记录的许多其他青蛙畸形的原因,包括眼睛缺失和尾巴残留。即便如此,这也是一个令人鼓舞的线索,可以用来解决这个令人不安的谜题。

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