使昆虫啃食自身大脑的细菌

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就细菌而言,其他生物只是另一个可供利用的生态位,这意味着几乎每种动物和植物都有一套伴随而来的细菌病原体。这些细菌已将目标动物作为其专长,并高度适应在其宿主体内生活。虽然这些细菌通常会使宿主生病、体质变差,甚至有时死亡,但它们与宿主共同生活的时间越长,总体而言,对宿主的损害就越小。毕竟,如果细菌的家园在它们刚搬进来后就立刻死掉,对细菌没有任何好处。

本月发表在《PLoS病原体》(PLoS Pathogens)杂志上的一篇文章(参考文献 1)提供了一个很好的例子,它与沃尔巴克氏体Wolbachia)有关。这些细菌感染昆虫和其他节肢动物,并深受记者喜爱(至少与其他昆虫细菌相比),因为它们的作用之一是阻止昆虫产生雄性后代(因此只有雌性才能存活下来传递细菌基因组),这为记者提供了撰写愚蠢标题的机会。

除了从雌性传递给后代外,沃尔巴克氏体也可以水平传播,即在同一代的昆虫之间传播。在其正常宿主体内,沃尔巴克氏体的危害并不大(除了从种群中移除所有雄性),但当传播到新的物种时,它会导致各种令人不快的神经系统并发症,通常会导致死亡。显然,当细菌遇到新的物种时,毒性更强。然而,当仔细检查细菌感染时,发现两个物种的受感染个体都含有相同数量的细菌。这不仅仅是新物种无法对感染做出反应,事实上,是它们反应的方式造成了损害。


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事实证明,沃尔巴克氏体在新物种中更危险的原因,并不是因为细菌在未开发的领域中变得狂暴,而是因为新的宿主不知道如何处理它们。习惯于应对细菌存在的昆虫已经发展出遏制感染或仅仅是容忍感染的方法。然而,新的物种往往会惊慌失措,特别是当细菌倾向于聚集在性腺(生殖器官)和中枢神经系统中时,即使是昆虫也明白这些地方不适合有细菌。

由于细菌存在于细胞内部,昆虫免疫系统摆脱细菌的最佳方法是破坏容纳细菌的细胞。如前所述,这些细胞主要是性腺和中枢神经系统。当沃尔巴克氏体进入新的物种时,昆虫的第一反应是快速有效地破坏任何内部有细菌的细胞。结果,不幸的昆虫基本上摧毁了自己的大脑,导致各种令人不快的症状和死亡。

即使在昆虫中,免疫系统对于保护动物免受细菌、真菌和病毒的攻击也至关重要。然而,令人着迷的是看到免疫系统(即使是“原始”的免疫系统,其组成仅仅是将受感染的细胞快速移除)因对威胁反应过度而导致问题的案例。对沃尔巴克氏体的最佳反应是让昆虫学会如何应对它,而不是试图发动反击,因为反击可能会对整个动物造成损害。

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参考文献 1:Le Clec'h W, Braquart-Varnier C, Raimond M, Ferdy JB, Bouchon D, & Sicard M (2012)。宿主转换后沃尔巴克氏体的高毒力:当自噬造成伤害时。《PLoS病原体》,8 (8) PMID: 22876183

参考文献 2:(2004)细胞内细菌沃尔巴克氏体的基因组序列。《PLoS生物学》 2(3): e76。doi:10.1371/journal.pbio.0020076

参考文献 3:Wernegreen JJ (2004) 内共生:冲突解决的教训。《PLoS生物学》 2(3): e68。doi:10.1371/journal.pbio.0020068

About S.E. Gould

A biochemist with a love of microbiology, the Lab Rat enjoys exploring, reading about and writing about bacteria. Having finally managed to tear herself away from university, she now works for a small company in Cambridge where she turns data into manageable words and awesome graphs.

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