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一些可以應付高溫的鮭魚

陸子鈞
・2011/04/06 ・969字 ・閱讀時間約 2 分鐘

契爾柯紅鮭(Chilko sockeye)是鮭魚界的菲爾普斯(Michael Phelps,八面金牌的游泳健將)。每年,它們抵抗強勁的水流,在加拿大卑詩省的菲沙河,洄游650公里,到達適合產卵的地點。現在,科學家指出,契爾柯紅鮭可以進行長距離洄游的關鍵在於較大較健全的心臟,使它們可以比不洄游的鮭魚,更有效率的使用氧氣。除此之外,它們也可能因此比其他魚類,更能適應暖化的環境。

不是所有菲沙河的鮭魚都會像契爾柯紅鮭一樣游這麼遠,有些鮭魚留在相對靠近沿岸的地點;有些則會游到非常上游的地點產卵。不同的遷徙距離,使鮭魚分成100個截然不同的族群。而其中一個就是契爾柯,它們具有非常獨特的洄游行為及生理構造。

炙熱的夏天,對鮭魚遷徙是一大挑戰。舉例來說,2004年,有些鮭魚族群的80%個體,在抵達產卵地前就已經死於熱逆境。過去六十年來,菲沙河的溫度提高了2°C。加上全球暖化, 科學家預期,會有另一波更大的死亡潮出現。加拿大的一位研究生,Erika Eliason想要知道,菲沙河不同鮭魚族群間的差異,是否使它們更能抵抗高溫。

幾個夏天,她抓了97隻往上游遷徙的鮭魚,並利用架設在拖車上的「鮭魚跑步機」,進行逆境測試。實驗中,把魚放在一個水箱裡,增加流速及水溫,從8°C到26°C,以了解魚在不同水溫下游泳的能力。同時,Eiason也記錄水中的含氧量,得知魚利用氧氣的能力,就像測驗運動員的體力一樣。然後她也解剖了部分的個體,看看它們的心臟。

結果發現,契爾柯紅鮭適應的水溫最廣。它們在17°C游最好,這是河流最中等的溫度;但它們也能應付試驗中最高的26°C。而產卵在整條河最大的急流帶下游的威化紅鮭(Weaver sockeye),會在水溫高於21 °C時昏去。和其他鮭魚相比,威化紅鮭有最小的心臟,最弱的血液補給。Eliason和她的同儕,將這項研究發表於<Science>。此外,契爾柯紅鮭的心臟,也對腎上腺素較敏感,使它們較易於在過熱時,仍保持運作。

魚業學家Brian Riddell提到,「這結果非常清楚,顯然紅鮭非常適應於這種高耗能的洄游」。緬因大學的演化生物學家Michael Kinnison則認為,這項研究使我們可以得知,哪個族群在面臨氣候變遷時最脆弱。契爾柯紅鮭也許在暖化的環境安然無恙,但威化紅鮭可能將遭遇極大的挑戰。另一方面,這些脆弱的族群,可能有其他像是高抗病性等特徵,得以面對不同的外在壓力,因此Riddell認為必須要保護菲沙河的所有鮭魚族群。

資料來源:ScienceNow: Some Salmon Can Take the Heat [31 March 2011]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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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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