這隻鱂魚看起來特別ㄎㄧㄤ?可能是因為大腦被入侵!——《寄生大腦》

  • 作者/凱瑟琳.麥考利夫 (Kathleen McAuliffe);譯者/張馨方

寄生操縱現象的曝光多半來自宿主的怪異行徑,但有時仍上演不同的劇本:一隻寄生生物被發現躲在動物的組織裡,隨後,研究者出於直覺更仔細觀察宿主行為,並懷疑起背後有詐。這種研究者的預感就是生態學家凱文.拉佛提(Kevin Lafferty)的實驗基礎。

凱文任職於加州大學聖塔芭芭拉分校,並與美國地質調查局(U.S. Geological Survey)合作研究。他有著海軍陸戰隊般的精實身材,外表看來遠比五十多歲的實際年齡小上許多。南加州長大的他年輕時都在衝浪與潛水,為了籌措大學學費,靠著替近海鑽井平臺清除黏附在設備上的河蚌打工。雖是一份苦力活,但所幸他熱愛海上生活與戶外活動,這也促使他日後決定攻讀海洋生物學。

起初,拉佛提對寄生生物並不特別感興趣,事實上,他根本不把牠們當一回事,直到他在執教初期開設了一堂解剖魚類、鯊魚和其他水生生物的課程。每當切開一個組織或器官,他發現自己的第一句話便是「寄生蟲會掉出來。」很多標本裡都存在兩、三隻或四隻以上的寄生蟲。

掌控宿主大腦的寄生蟲

嗯……你怪怪的?圖/giphy

於是他慢慢察覺到,我們在探索生態學及食物鏈不同階層生物間的互動時,遺漏了一塊重要拼圖。他開始對寄生蟲如何影響環境產生興趣,並著手研究外表呈帶狀的吸蟲(fluke),這種寄生生物會在白鷺、海鷗,以及其他常現身南加州河口的鳥禽腸道內進行有性生殖。

吸蟲產出的卵會隨這些鳥類的排泄物流出,再被出沒於沿岸的鐵針螺(horn snail)吃下肚。吸蟲在鐵針螺體內發育成熟後會產卵並孵化。漲潮時,孵化後的吸蟲被沖進水裡,緊接著依附在鱂魚(killifish,水鳥最常見的獵物)身上,侵入牠們的鰓部,並沿著神經束進入大腦。

拉佛提表示,鱂魚的大腦表面可能聚集多達數千隻吸蟲的幼蟲。由於他一直密切追蹤寄生操縱的相關研究,因此幼蟲的聚集處不免令他懷疑,鱂魚或許受到了寄生操縱。奇怪的是,受感染的鱂魚看起來非常健康,也觀察不到任何詭異行為。

後來他認為自己有可能忽略了細微的變化,於是將鱂魚移到空間較大的水族箱,並請研究助理奇摩.莫利斯(Kimo Morris)一起密切觀察這些鱂魚。經過一番澈底研究後,莫利斯注意到一個趨勢:

受感染的鱂魚比一般鱂魚更常在水面上亂竄,還常翻身露出魚肚,而這種行為必定會引起掠食鳥類的注意。

不過出現的頻率多高呢?莫利斯計算後得到驚人的結果:鱂魚做出這種行為的頻率比未受感染的同類高出四倍之多。實驗組與對照組間的差異相當明顯。

哪裡有ㄎㄧㄤ魚?看我大顯身手!圖/giphy

水鳥被行為如此愚蠢的鱂魚所吸引似乎符合邏輯,但拉佛提與莫利斯希望能確保這驚人的理論禁得起考驗。為了再次確認,他們將受感染與未受感染的鱂魚一起放入架設於淺河口區的開放式圍欄中,其中一邊緊鄰河岸。鳥禽可以飛進圍欄裡,或從河岸邊暢通無阻地涉水過來。

只見牠們一隻接一隻出現,之後數量逐漸暴增。過了三星期,拉佛提與莫利斯解剖圍欄中剩下的鱂魚,發現健康的鱂魚只有少數遭捕食,受感染的鱂魚則幾乎全軍覆沒。

拉佛提說,觀察這座微型劇院裡上演的天擇戲碼,讓他學到許多。鱂魚如同多數魚類,外表色黑,肚子色淺。「當牠們魚肚朝上,你看到閃光,銀色的閃光,彷彿有人用救難反光鏡照向你的臉。受感染的鱂魚跟未受感染的鱂魚一樣健康,只是牠們會游到水面,向天上的鳥大聲說嗨,然後被吃掉。」

吸蟲如何讓鱂魚變得魯莽?

為了探究寄生生物如何誘導宿主做出魯莽的舉動,拉佛提與研究生珍妮.蕭(Jenny Shaw)分析受感染鱂魚的神經化學系統。

他們發現寄生生物會干擾血清素的調節,這是一種神經傳導物質,影響人類等許多動物的焦慮程度(例如常見的抗憂鬱藥物百憂解〔Prozac〕,就是改變體內血清素的代謝作用)。

我可能有點太焦慮(?)圖/giphy

根據此線索,他們又進行了一項實驗,將健康與受感染的鱂魚一次抽離水中數秒。他們發現健康鱂魚的血清素循環此時變得活躍,顯示處於高壓狀態;對比之下,受感染鱂魚的大腦迴路則不受影響。

拉佛提指出「魚的體內有愈多寄生蟲,感受到的壓力就愈少。這意味著牠們變得「老神在在」,在面臨一般會引發恐懼的狀況時不會感到焦慮。受感染的鱂魚不容易察覺危險,就像吃了百憂解一樣。」

鱂魚多數棲息地與南加州河口的鐵針螺相鄰,並在發育完全後遭到吸蟲入侵。如果我們走在這些濕地,而且看得見寄生生物,一定會被鱂魚體內吸蟲的數量嚇到。牠們入侵的鐵針螺、鱂魚和鳥禽,都是濕地上最普遍的居民。假如我們再花點時間觀察,便能看到這些寄生生物在不同宿主之間移動,有如一條巨型輸送帶般將食物從地面運送到海洋和空氣中,不斷往復循環。

如果沒有寄生生物……

倘若寄生生物消失了,會發生什麼事?天空的鳥禽是否會減少,海裡的魚類是否會變多?拉佛提不知道答案,但幾乎肯定會對食物鏈造成骨牌效應。

這是生活在帆蜥魚腸裡的大型吸蟲。圖/wikimedia

在一些脆弱的生態系統中,動物仰賴稀缺的資源勉強存活,因此,深諳操縱之道的寄生生物甚至有能力破壞生態平衡,扮演決定物種存亡的關鍵角色。拉佛提曾加入一群日本生物學家團隊,他們當時研究一種瀕臨絕種的鱒魚,並促成復育。

研究團隊在秋天時發現,鱒魚吸收的營養遠比平常來得多:牠們的肚子裡全是蟋蟀!是什麼原因讓鱒魚的營養來源大為提升?答案揭曉,就在夏季結束時,一種與湯瑪斯長期研究的線蟲關係很近的金線蟲,會驅使大批蟋蟀湧入水中。拉佛提指出,要不是寄生蟲,鱒魚可能早就絕種了。

——本文摘自泛科學 7 月選書《寄生大腦:病毒、細菌、寄生蟲 如何影響人類行為與社會》,2020 年 6 月,木馬文化

關於作者

活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策