本文发表于《大众科学》之前的博客网络,反映的是作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
作者注:这篇博客文章不适合在午餐时阅读。实际上,它不适合在早餐、午餐、晚餐或下午茶时间阅读。我曾犹豫是否应该写这篇文章,因为它太令人反感了,但一位为KUNC报道的朋友说服了我应该写。所以……怪公共广播吧。
发表在《科学报告》上的一篇新论文的开篇写道:“寄生虫及其宿主共同栖息在同一个身体中,但在如何利用它方面,它们的利益存在很大分歧,”——我立刻想到,“就像任何一对坐在车里的已婚夫妇一样”。
只是在这种情况下,配偶一方正在积极地试图杀死另一方。
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真菌Massospora cicadina 和它不幸的受害者,周期性蝉(Magicicada sp.)的情况就是如此。北美人对这种肥胖的昆虫有一种爱恨交织(有些人会说恨之入骨)的关系,这种昆虫有一种奇怪的习惯,每隔13或17年就会成群出现,进食、交配,并以它们刺耳的、100分贝的尖叫声让周围的人类心烦意乱。你又能怎么样呢?如果生活给了你蝉,那就做蝉冰淇淋吧。
我大约七八岁的时候,肯塔基州北部出现了蝉群。我乐此不疲地把这些成虫从它们的栖息处摘下来,用手指捏住它们的翅膀——它们像奶牛一样温顺,所以你可以直接走到它们跟前——然后研究这些肥胖的、红眼睛的昆虫。我不记得见过任何被可怕地残害的。但事实证明,有一种寄生虫已经适应了周期性蝉的生命周期,在土壤中耐心等待13或17年,等待它们的受害者出现。这就是Massospora cicadina,它制作自己的蝉冰淇淋。
蝉的若虫在地下生活13或17年,吸食植物根部的汁液。当神奇的时刻到来,它们钻到地面时,它们中的一些会接触到真菌的孢子。大约百分之二到五的蝉最终会被感染。
真菌在进入其闪亮的新蝉体内后,会通过无情地繁殖成数千个白色粉状孢子,让它自己感觉像在家一样。这些孢子是分生孢子,即无性产生的繁殖细胞,被称为I期感染。这些孢子对其他成年蝉具有传染性。
感染了分生孢子的蝉会经历类似的感染,称为II期,这会导致有性产生的孢子。这些孢子是为了找到通往土壤的路,在那里它们可以承受十多年的环境破坏,等待它们的下一顿美餐。
感染了任何一种孢子的蝉的腹部都会肿胀,充满白垩状的白色孢子,最终导致它们的生殖器官和几个身体末端的节段脱落,留下一个可怕的开放性伤口。
当然,作为蝉,它们不仅没有意识到自己处境的恐怖,而且也不知道自己被感染了,或者它们可以感染其他蝉。所以它们还会继续做蝉在地面上一个月内做的所有正常的事情。所有的事情。
这产生了可怕的句子,直接从受人尊敬的《自然》自己的《科学报告》的页面中引用:“……因此,发现一只健康的蝉的生殖器插入受感染伴侣的腹部孢子团中,或者看到健康的蝉附着在尝试交配期间从受感染伴侣身上撕裂下来的腹部或末端片段上是相对常见的。”
我的天啊。

“未受感染的雄性Magicicada septendecim(左)的生殖器被从受Massospora cicadina I期感染的雌性身上撕下来(右)。” 图片来源:图2 Cooley 等人,2018
当然,交配并不是受感染的蝉唯一做的事情。感染了I期孢子的蝉往往会在身后拖着它们张开的腹部,留下一条孢子轨迹,这很像(我今天就不打算有所保留了)一只正在处理感染的肛门囊的狗。感染了II期孢子的蝉也会这样做,但“与I期蝉相比,它们花费更多的时间飞行,并从它们受损的腹部明显喷射出孢子”。记住,II期孢子的目标不是找到另一个宿主,而是最终进入可能成为幼蝉家园的土壤中。
但这变得更糟。因为Massospora认为这一切还不够邪恶。它真的需要提高赌注。因此,正如科学家们在他们新的图文并茂的论文中所揭示的那样,感染了I期孢子的雄性会通过弹动翅膀来回应其他雄性的交配呼叫——这通常只有健康的、接受的雌性才会做。而且,作为蝉,你可以猜到结果。
因此,雄性比雌性更容易被感染,因为它们会与受感染的雌性交配,也会与受感染的雄性交配。但是,如果这只是感染的副作用呢?如果整个腹部都充满了邪恶的真菌孢子会产生某种一般的雌性化效应呢?
科学家们考虑过这种可能性。但只有感染了I期孢子的雄性才会通过弹动翅膀来回应雄性呼叫。感染了II期孢子的雄性不会这样做。如果雄性弹动翅膀仅仅是被Massospora感染的副作用,那么我们就会期望两种类型的受感染雄性都以这种方式行动。因此,这种行为似乎是一种积极的真菌策略,以提高其繁殖潜力。蝉的体内可能生活着两种生物,但只有一种生物掌握着方向盘,而它不是蝉。
Massosspora也被证明可以操纵至少另一种非周期性蝉的性行为,并且怀疑在其他物种中有更多例子。因此,作者们总结说,对于行为被寄生真菌操纵的僵尸昆虫的普遍现象(真菌学家将其归类为虫霉目真菌),我们现在可以加入会干扰昆虫卧室行为的真菌。正如他们所说,在爱情和战争中,一切都是公平的。这两者兼而有之。
参考
John R. Cooley、David C. Marshall、Kathy B. R. Hill。一种特殊的真菌寄生虫(Massospora cicadina)劫持了周期性蝉(半翅目:蝉科:Magicicada)的性信号。《科学报告》,2018;8 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-19813-0