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為何小強殺不死?蟑螂的生存之道──《當蟑螂不再是敵人》

PanSci_96
・2017/03/21 ・3413字 ・閱讀時間約 7 分鐘
  • 【科科愛看書】「啊,有小強!」一想到蟑螂,就讓人咬牙切齒,恨不得抄起拖鞋除之而後快。不過,這樣的方法真的有效嗎?為了面對這邪惡、強大又無所不在的傢伙,我們當然必須知己知彼,才能百戰百勝啊!與其討厭牠們,不如來學學牠們生存的不敗法則吧!一切祕笈盡在:《當蟑螂不再是敵人:從科學、歷史與文化,解讀演化常勝軍的生存策略

殺不死的小強,我們揮之不去的夢魘

在一九四九年出版、獲得美國國家圖書獎的《金臂人》裡,艾格林罕見地犯了一個錯誤,在他露骨的描繪中,蟑螂血是一種深色液體,被用來當成噁心的討酒手段。但事實上,流貫蟑螂全身的血液是一種無色的透明液體,當牠堅硬的外殼(也就是外骨骼)被刺穿或壓碎時,會噴出一種很像膿或包皮垢的米白色物質。想當然,這個橋段並未出現在由普里明傑(Otto Preminger)導演、法蘭克.辛納屈(Frank Sinatra)主演的改編電影中。

這種略黃的米白色物質其實是脂肪,內含蟑螂的器官、神經和循環系統,這層厚厚的糊狀物位在堅硬的外殼與柔軟的內臟之間,稱為脂肪體,蟑螂的新陳代謝大多在此進行;這裡也儲存氮和其他養分,可在缺糧時維繫生命。

美國最常見的德國蟑螂(Blattella germanica),也就是我們最常在廚房裡看到的種類,在沒有食物的情況下,只要有水就可以存活四十五天;如果既沒有食物也沒有水,牠們依然可存活兩週以上。其他蟑螂的壽命更長,尤其是第二常見的美洲家蠊(P. americana)。只要有水就能存活九十天;實驗室裡的美洲家蠊,就算不吃不喝也能活四十幾天。而無論是哪種蟑螂,雌性不吃不喝的存活時間都比雄性更長。

點一下開燈你會看到:居家常見蟑螂:A:德國姬蠊(德國蟑螂)(Blattella germanica)、B:美洲蜚蠊(美洲家蠊)(Periplaneta americana)、C:澳洲蜚蠊(Periplaneta australasiae)、D和E:雌性和雄性的東方蜚蠊(Blatta orientalis)。圖/wikimedia commons

蟑螂都是天生的生存高手。雖然求生能力強的昆蟲並不少,但就目前所知,蟑螂是地球現存最古老的昆蟲,不愧是極成功的演化設計。蟑螂跟其他昆蟲一樣有六隻腳,外殼的成分是甲殼素(又稱幾丁質);頭部永遠都低垂在背甲之下,前方伸出一對觸角,從側面看,蟑螂就像總是低著頭。油亮的外骨骼與體型使牠能夠擠進極度狹小的空間裡。

生存守則一:不挑食才可以活得久

牠可以從各種物質裡攝取養分,野生蟑螂的食物種類繁多,包括植物殘骸、真菌、木頭、動物糞便,幾乎是有什麼就吃什麼。被歸類為雜食性(什麼都吃)的動物為數眾多,但像蟑螂如此名實相符的少之又少。生活在人類身邊的蟑螂都是人類吃什麼、牠就跟著吃什麼(除了小黃瓜,聽說蟑螂非常討厭小黃瓜)。很多人類寧願餓死也不肯吃的東西,蟑螂卻可以開心吃下肚,例如膠水、糞便、頭髮、腐葉、紙張、皮革、香蕉皮、其他蟑螂、人類(無論死活),還有酸掉的溫啤酒(據說這是蟑螂的最愛)。

人類的冰箱就是我的冰箱~圖/youtube

蟑螂比恐龍早出現一億五千萬年、比人類早三億年,最早的蟑螂化石可追溯到西元前三億兩千五百萬年的石炭紀,那個時期留下的每一種昆蟲化石都代表一個物種的滅絕, 唯獨蟑螂例外。從伊利諾州含煤層裡挖出來的蟑螂化石,跟今日生活在同一塊土地上的蟑螂幾乎毫無二致。石炭紀的蟑螂數量龐大,多到有時也稱為蟑螂時代;時至今日,蟑螂依然數量龐大。過去兩個世紀裡,已發現和命名的蟑螂種類超過五千種。科學家相信, 尚未被發現的蟑螂種類也有五千種左右。蟑螂屬於蜚蠊目(Blattaria), 這個單字源自希臘語的 blattae, 也就是古希臘人所謂的居家害蟲。

蟑螂的昆蟲近親是白蟻跟螳科昆蟲,如螳螂。這兩種昆蟲(以及蟋蟀跟蚱蜢)都和蟑螂一樣沒有牙齒,而是用口器撕、扯、碾、磨;寬廣的前翅很少用來飛行,因為牠們幾乎不飛。過去這幾種昆蟲被歸類在直翅目,但後來蟑螂有了自己的分類。

蜚蠊目底下共有五個科,其下約有一萬個種類。在我們平常的居住空間裡,只看的到少數幾種蟑螂(不到一百種);但身為偏好炎熱潮溼的昆蟲,熱帶叢林或許是蟑螂最喜歡的環境。一九八三年有位科學家在巴拿馬叢林裡,只設置了六個陷阱,就捕獲到一百六十四種不同的蟑螂。

生存守則二:四海為家的風流小強

無論如何,蟑螂並不受限於特定的生存環境,牠們可以在各式各樣的地方生活,包括阿拉斯加的柴堆底下、哥斯大黎加熱帶叢林的樹冠、千里達雨林裡會集水的鳳梨科植物、澳洲的地洞、中亞兩千公尺的高山、阿根廷的沼澤、婆羅洲的洞穴,還有肯亞乾旱帶的灌木叢。無論住在什麼地方,蟑螂都可以開枝散葉。但數千種不同的蟑螂之中,大部分不會跟人類有交集。如果造物者真的存在,只能說祂特別眷顧蟑螂,因為蟑螂的構造獨冠全球,蟑螂無庸置疑是生物演化極致的呈現。

熱帶叢林或許是蟑螂最喜歡的環境。一九八三年有位科學家在巴拿馬叢林裡,只設置了六個陷阱,就捕獲到一百六十四種不同的蟑螂。圖/Heath Alseike @ Flickr

因此,人類可以從蟑螂身上學到的東西,遠超過蟑螂可從人類身上所學。此話並非空言,因為人類持續花費大量的時間與金錢研究蟑螂。蟑螂的生理及行為,每個面向都有相關科學研究,而且文獻數量多得驚人,早在十九世紀就有蟑螂繁殖機制的研究與討論。雖然蟑螂和人類顯然大不相同,但蟑螂被視為神經生物學的絕佳模式動物。

一般認為蟑螂完全依本能行動,是一種單純、有感知的機器,特別適合生物學研究。生物學系的學生最愛解剖美洲家蠊,因為牠體型大、數量多。「我們可以合理推測,在實驗台上遭到肢解的昆蟲裡,數量最多的就是蟑螂;被放在顯微鏡底下觀察的蟑螂口器數量也遠超過其他昆蟲。」康威爾(P. B. Cornwell)在他一九六八年的著作《蟑螂》(THE COCKRAOCH)一書中如此寫道。

生存守則三:躲過殺蟲劑的槍林彈雨

想當然,靠著日復一日研究蟑螂,賺取豐厚薪水的博士不在少數。截至一九七○年代,大部分的蟑螂研究都與生物學有關,包括蟑螂的身體如何運作、如何繁殖、該如何歸屬分類。一九七○年代之後,關於蟑螂社會與生活行為的研究迅速增加,這些研究資金多半來自製造與販售殺蟲劑的化學公司,他們的產品會擾亂蟑螂的行為、控制與(或)消滅蟑螂。因為自從床蝨已五十年左右未出現,蟑螂成為許多已開發國家最煩人的居家害蟲。

也因此,除了科學家,還有另一群專業人士靠蟑螂賺大錢:除蟲公司。害蟲防治每年都可賺進大把鈔票,尤其是殺蟑。根據美國農業部統計,每年用來消滅蟑螂、螞蟻、老鼠與白蟻的開銷約為四十億美元。最近有項研究指出,消滅蟑螂的花費約為兩億四千萬美元。

對除蟲公司來說,消滅蟑螂是一筆可觀的大生意。圖/Wallpapers Charlie

十八世紀的瑞典博物學家卡爾.林奈(Carolus Linnaeus)為蟑螂取的學名,並無法精準反映牠們的發源地。例如艾格林小說裡,那隻在寡婦維茲瑞克的吧台上爬來爬去的蟑螂,非常有可能是一隻德國蟑螂;據信德國蟑螂最初是跟著腓尼基人從非洲橫越地中海,然後散佈到俄國、歐洲,最後再到美洲。大部分北美城市居民在夜裡開燈時,看到四下逃竄的蟑螂,應該都是德國蟑螂,也是除蟲公司最重要的衣食父母。這種體型較小的棕色蟑螂,多半住在公寓或平房裡的廚房和浴室。

美國常見的居家蟑螂有五種,德國蟑螂是其中一種(另外還有六十四種住在離人群較遠的地方,有可能一輩子也見不到),也是最常見的一種。德國蟑螂的翅膀是祖先遺留下來的構造,由於已退化,因此不會飛。大部分的蟑螂都有翅膀,但很多都是中看不中用。不過,美國第二常見的蟑螂偶爾還是會飛一下,也就是前面提過的美洲家蠊;有些人委婉稱之為「水蟲」。

一般人叫牠們美洲蟑螂,但其實牠們並非源自美洲,而是從非洲搭乘奴隸船過來的。

美洲蟑螂呈深棕色,體型比德國蟑螂大很多,身長可達五公分,較常出現在美國南部與亞熱帶地區。不過美洲蟑螂的適應力很強,在紐約市任何一棟大樓地下室的鍋爐附近耐心觀察,都有機會看見牠們。牠們喜歡住在下水道、地下室等潮溼陰暗的地方。


 

 

 

本文摘自《當蟑螂不再是敵人:從科學、歷史與文化,解讀演化常勝軍的生存策略》紅樹林出版。

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殭屍真菌的心智操控術!被附身的螞蟻變成「孢子釋放機」——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/25 ・1691字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的,是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式,得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲,就能散播孢子,完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),這種真菌的一生都繞著巨山蟻(carpenter ant)打轉。巨山蟻受真菌感染之後,會失去自己怕高的本能,拋下相對安全的巢,爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」(summit disease)。在適當的時候,真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」,菌絲體從巨山蟻腳上長出來,把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體,從巨山蟻頭上發出菇柄,孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標,就會產生次生的黏性孢子,在作為引線的細絲上向外延伸。

受到蛇形蟲草(zombie fungus)感染的巨山蟻。圖/AntWiki by João P. M. Araújo

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草(Ophiocordyceps)會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬,讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻,在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下,螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智,一直令研究者大惑不解。二○一七年,真菌操控行為的一位頂尖專家大衛.休斯(David Hughes)帶領的一支團隊,在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻,把螞蟻的身體保存起來,切成薄片,重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官,占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中,高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔,纏住螞蟻的肌纖維,透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而,螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌,才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑,真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部,但還是靠分泌化學物質,影響螞蟻的肌肉和中央神經系統,進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質,還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結,直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過,蛇形蟲草和麥角菌是近親,瑞士化學家艾伯特.赫夫曼(Albert Hofmann)最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質,繼而做出一類化學物質,LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內,負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了,表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中,可能扮演了某種角色。

雀麥上的麥角菌。圖/WIKIPEDIA by Claude De Brauer

不論這些真菌是怎麼辦到的,它們的干預以人類的任何標準來看,都十分驚人。經過幾十年的研究,投入數十億美元的經費,用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說,抗精神疾病藥物無法針對特定的行為,其實只有鎮定效果。相較之下,蛇形蟲草百分之九十八的成功率,不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬(這百分之百會發生),而是咬到葉片特定的部位,並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見,蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣,其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕,依據化石化的疤痕,這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世(Eocene)。真菌很大部分的時間都在操控動物心智,可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

azothbooks_96
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