本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
本文是关于文明、真菌和酒精的六篇系列文章中的第四篇(第一篇请见此处,第二篇请见此处,第三篇请见此处),是的,我增加了一篇)。前四篇文章已经确定,但该系列的结尾将根据读者的评论和想法来选择。
几年前,我的朋友松浦健二发现了白蚁球。现在,他和他的学生一起发表了一项新的研究,揭示了更多长期隐藏的东西。
我应该解释一下。健二发现的是白蚁巢内微小、坚硬、圆形、卵形的真菌结构。真菌在那里偷白蚁腐烂的食物。它们通过模仿白蚁的卵来实现这一目的(这包括产生由真菌菌丝组成的硬化菌核)1。白蚁球的宽度甚至硬度都与白蚁卵完全相同;它们就像母亲做的一样。真菌球与白蚁卵相似,但它们也产生白蚁用来识别卵的化学物质——溶菌酶。这种诡计很巧妙,而且,事实证明,很常见。它发生在日本各地的白蚁物种中,也在美国发生。它可能正在你家里发生。
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新发现——这些球因其与足球或篮球的物理相似性而被健二命名。健二已经将这些卵形真菌结构视为一个需要解释的巨大谜团,因此他将过去十年的大部分时间都投入到了对它们的研究中。健二非常聪明。他本可以做任何事情,但他热爱白蚁,现在也热爱白蚁球。他很可能参与了所有已发表的白蚁球研究。现在,健二在一篇由他的学生八代俊史领导的论文中报告了白蚁与这些真菌骗子之间关系的新细节。八代俊史和健二一样,是一位非常聪明的年轻科学家(尽管开车技术很糟糕)。
[图片 1:白蚁卵(细长、半透明的形状)和它们的模仿物,网纹白蚁物种中的白蚁球,照片由亚历克斯·怀尔德拍摄]
八代、松浦和松浦的一位博士后田中研究了日本各地以及美国的白蚁球。他们小心地提起白蚁,并仔细检查了它们的巢穴。在搜索的过程中,他们成为了这方面的专家。然后,他们回到实验室,比较了不同白蚁巢穴中白蚁球(所有属于纤维根霉属的真菌)的基因版本。他们可能期望发现的是每个白蚁物种都有不同的真菌物种,至少如果需要特定的适应性来应对不同白蚁的独特化学性质。相反,不同的白蚁物种似乎有不同的白蚁球物种,而且单个巢穴通常有不止一种白蚁球依赖它们。
装傻——似乎许多不同的真菌可以使用溶菌酶来欺骗许多不同的白蚁物种(松浦可以在玻璃珠上涂上溶菌酶,白蚁也会照顾它们)。再加上与卵的模糊相似性就足够了。白蚁很容易被骗。难怪没有更多物种欺骗它们。它们让我想起了人类,这一点我稍后会再谈。
一旦进入白蚁巢穴,真菌就可以轻松生存。白蚁像对待自己的真卵一样照顾它们。它们清洁它们(请看此处的视频)。它们将它们移动到最好的位置。它们要么是世界上最好的宿主,要么是最糟糕的父母。在一些巢穴中,被照顾的“卵”中,白蚁球比真正的卵更多。部分基于八代的新研究,这些真菌似乎能够从一个巢穴移动到另一个巢穴,甚至可以在巢穴外自行繁殖,但它们喜欢在巢穴内获得的免费搭车机会。当外面的世界很艰苦时,这里的生活既便宜又轻松。
从远处看,白蚁似乎被骗了,但衡量谁赢谁输很复杂。当松浦比较有白蚁球的巢穴和没有白蚁球的巢穴中白蚁卵的适应性时,发现当白蚁球存在时,白蚁卵实际上表现得一样好。但工蚁照顾这么多额外的“卵”肯定是有代价的。也许也有好处。也许这个特洛伊球有一个一线希望。也许真菌产生的化合物可以作为抗生素,从而帮助幼白蚁保持无病原体状态。白蚁可能会因被欺骗而受益,但这种益处似乎是偶然的,而不是让真菌进入的原因,但也许这是不进化出更强防御真菌的原因。
松浦对下一步研究有很大的想法。他想尝试利用白蚁的慷慨(或缺乏诡计)来杀死它们。正如松浦在最近的一篇论文中所说,“装满农药的假卵可以被引入蚁群的中心,只需少量农药即可摧毁整个蚁群。” 事实是,松浦并不真的想杀死白蚁。他喜欢它们,但你不会因为喜欢白蚁而获得资助,你会因为杀死它们而获得资助。
就其本身而言,这个故事很吸引人,是自然世界的一个丰富细节,如果进化没有想到它,它是无法想象的。但是,在人类和酒精的故事背景下,这个故事似乎还有更多含义。
如果白蚁像我们在写酒精时讲述自己的故事一样,讲述它们自己的故事,它们会说什么?它们可能会把把白蚁球带入巢穴的那一天描述为一个高尚而有用的一天,在这一天,它们想出了如何利用真菌来控制病原体,这很像我在上一篇文章中描述的酒精的好处。但很明显,白蚁被骗了。
如果酵母这种制造我们的啤酒、葡萄酒、面包等的真菌正在欺骗我们呢?如果我们想看酵母,能够让我们自己相信它的好处,但从酵母的角度来看,我们只是另一个愚蠢的白蚁呢?毕竟,我们不是把它从野外带回来,确保它是安全的并喂养它,并帮助它从一个食物来源到下一个食物来源吗?总会确保它既不太热也不太冷。如果这就是酒精、真菌和文明的故事呢,一个我们感觉良好但实际上并没有控制权的故事呢?
[图片 2:鼻白蚁属的白蚁。这些白蚁的兵蚁有长长的“鼻子炮”,从中喷出松节油状的化合物进行防御,照片由亚历克斯·怀尔德拍摄]
重复——最近,松浦和八代有了又一个发现。在研究鼻白蚁属的热带白蚁时,他们发现了巨大的白蚁球。这些巨大的白蚁球与正常的白蚁球完全无关。它们独立进化出来,利用了白蚁可预测的弱点。顾名思义,巨大的白蚁球比正常的白蚁球大,可能是因为鼻白蚁物种的卵比网纹白蚁的卵大,因此真菌必须效仿。这些更大的球引发了一个问题。它们引发了一个关于我们可预测的弱点是什么的问题,如果我们有的话。在我们酵母酿造的啤酒和葡萄酒的背景下,最明显的答案似乎是,我们可预测的弱点是我们喜欢喝酒。也许酵母最初是通过伪装成特洛伊啤酒偷偷进入我们的社会的。我们想喝醉并杀死病原体意味着我们放松了警惕,现在,只要我们对酒精的弱点仍然存在,它们就进入了。
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进化内容表:在这里,您可以向前或向后跳到我们日常生活中其他物种的故事中的其他章节,无论它们是奶牛、鸡、仓鼠、细菌(在Lady Gaga身上、在脚上、在浴室里、受抗菌湿巾影响、作为益生菌、在阑尾里)、鸽子和城市花园、麻雀(下周发布,敬请关注)、捕食者、疾病、尘螨、地下室居民、虱子、田鼠、病毒、酵母、产生青霉素的真菌、臭虫、家蝇或更多的东西。
如果您想了解罗伯如何看待这些故事如何交织在一起,塑造我们以及我们是谁,请查看《我们身体的野性》。罗伯·邓恩是北卡罗来纳州立大学生物系的作家和进化生物学家。在推特上关注他:robrdunn。目前,他正与家人在欧洲休假,或许你能在那里找到他。
1-Matsuura K., Tanaka C. 和 Nishida T. 2000. 白蚁与形成菌核的真菌的共生关系:菌核模仿白蚁卵。生态研究。15: 405-414