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美国蝉太惨了 地下等了17年出来就遭遇真菌孢子

逍遥摘要:这种真菌会在蝉的体内进行生长,攫取蝉的器官的养分,然后将蝉三分之一的身体都变成了一团孢子,蝉的屁股随后也就脱落了。更惊奇的是,该真菌竟含有强力致幻的裸盖菇素,这种毒素来自于墨西哥裸盖菇等致幻蘑菇。受到感染的雄蝉会变得性欲亢奋,它们甚至会模仿雌蝉拍打翅膀以吸引同性雄蝉!

出品|网易科学人栏目组 翟中超

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美国蝉太惨了 地下等了17年出来就遭遇真菌孢子

想象一下,有一种昆虫,在地下待了17年,刚爬上见见阳光,结果没多久,自己的屁股就不见了,这是什么样的故事与命运?

这个不幸的昆虫就是美国蝉。这些昆虫在年幼时待在地底下,以树根为食。这样生活13或17年后,它们就一群群地从土壤中爬出,在接下来的几周里,它们就一直鸣叫并交配。但是在这些蝉离开的时候,一部分蝉会遭遇到一种被称为团孢霉属的真菌孢子。

在遭遇这种孢子一周后,蝉腹部的硬板就会脱落,露出一种白色的、形状怪异的塞子状的东西。这个塞状的东西就是真菌。这种真菌会在蝉的体内进行生长,攫取蝉的器官的养分,然后将蝉三分之一的身体都变成了一团孢子,蝉的屁股也就没了。这些染上真菌的蝉仍能正常移动,除了外观上的变化好像没受到什么影响。当这些蝉四处飞行时,孢子就会从蝉的尾端散落下来,有的落到了其他蝉的身上,而有的则浸透到土壤当中。“我们给这种蝉起了个形象的绰号,就是天空中播撒死亡的撒盐瓶,”西弗吉尼亚大学研究菌类的马特·卡森(Matt Kasson)说道。

早在19世纪,人们就发现了团孢霉属,在当时也发现了这种菌类能“吃掉”昆虫的屁股。但 卡森和他的同事还揭开了另一个秘密:这种菌类会给宿主服用致幻药物!“这可能就是蝉在感染后仍能若无其事行走或飞行的原因,即便它们的身体的三分之一已经脱落也毫不在意,” 卡森说道。

想要研究这些蝉,“你必须得在正确的时间出现在正确的地点,” 卡森说道。2016年5月,当时的美国东北部出现了数十亿只蝉! 卡森和他的同事收集了大约150只不幸被感染的蝉。一年后,一位同事还收集了一些被感染的响翅蝉(banger-wing cicadas),这种蝉每年也会出现,和之前收集的蝉有些差异,算作是对研究试验的补充。

卡森团队成员之一的格雷格·博伊斯(Greg Boyce)查看分析了这些蝉尾部白色真菌的化学物质。令格雷格感到震惊的是,他发现响翅蝉的身上竟然满是裸盖菇素,而裸盖菇素是一类具有强力神经致幻作用的神经毒素,这种毒素来自于墨西哥裸盖菇或粪生裸盖菇等致幻蘑菇。“一开始,我还想,这怎么可能?”格雷格说道。毕竟,在蘑菇以外,我们还没在其他东西上检测出裸盖菇素,而且,这些真菌在大约9亿年前就与团孢霉属完成了进化上的分离。

惊讶不止于此。“我记得,有一天晚上我去看格雷格,他脸上的表情很奇怪。他还问我有没有听说过卡西酮,”卡森回忆道。卡森并没有听说过卡西酮,但他上网搜索后发现这是一种苯丙胺类化学物质,具有致幻作用,此前从未在真菌中发现过这类物质。事实上,中东、索马里和埃塞俄比亚的人长期以来嚼食的阿拉伯茶植物中就有苯丙胺。但现在的研究很明显,蝉被感染后,团孢霉属也会产生出卡西酮。

研究团队花了好大精力来检查团孢霉属是不是真的含有这些令人意想不到的药物。研究表明,这种物质只存在于受到感染的蝉的身上,而未受感染的蝉则没发现这些东西。研究人员还发现这些真菌不仅具有形成这些化学物质的正确基因,还包含人们意想不到的前体物质。

在研究中的某些时刻,卡森也会意识到他研究的这些东西属于违禁物。尤其是裸盖菇素,研究人员想要分析这些物质就需要获得美国禁毒署的许可。“我时常会想,禁毒署会不会来搞我,他们会不会把我这些受感染的蝉没收掉,这听起来或许比较扯,”卡森说道。

于是卡森给药物管理局发了封邮件。“这个……挺有意思,”禁毒署回复的邮件一开头这样写道。“但你得明白,通常情况下我们没收到过这种邮件。”经过一番讨论,禁毒署决定这些研究不需要许可证,因为蝉当中的这种药物数量很少,而且卡森也没提纯的打算。

那么,如果大量食用被感染的蝉,会不会有过瘾的感觉?卡森既没肯定也没否定。“根据我们研究的蝉的情况,可能需要吃十几个甚至更多个才有可能产生药物的效果,”卡森说道。但在感染的早期阶段,在蝉四处“播撒”孢子之前,这些真菌可能会释放出更高浓度的这些化学物质。为什么开始时浓度要高呢?卡森猜想真菌是要靠高浓度的药物来控制它的宿主。

上文提到,蝉收到感染后仍能正常行走或飞行,但它们的举止也会有些奇怪的变化。除了外观恐怖外,受到感染的雄性蝉会变得极度活跃且性欲旺盛。这些雄蝉甚至会模仿雌性蝉拍打翅膀的信号来引诱其他雄蝉!这些行为对它们没什么用,因为它们的生殖器不是被真菌吃掉了就是随着屁股一块儿脱落了。这种行为只会使真菌受益,这样,孢子就能找到新的宿主。

卡森猜想,蝉的这些行为中至少有部分是卡西酮和裸盖菇素导致的。“如果一个人被截肢了,那么这人走起路来应该不会很有活力,”卡森说道。“但这些蝉在身体缺失后反而变得很活跃,应该是有些东西给了它们更多的能量,苯丙胺就是一个解释。”

裸盖菇素的角色更难解释。这种毒素会使人产生幻觉,但我们不知道蝉会不会受到这样的影响。此外,有一种理论认为,因为昆虫会和真菌竞争腐烂木材,它们都以此为食,于是致幻蘑菇进化出了裸盖菇素以减少昆虫的食欲。也许是团孢霉属通过抑制蝉的食欲,来使其变得性欲旺盛、不断寻求交配。

大自然中有许多寄生真菌操纵昆虫宿主的行为,比如说僵尸真菌,顾名思义,这种真菌能使蚂蚁徒有其表变成僵尸。“有很多人会好奇这些真菌是如何实施操纵行为的,而这项研究是人们第一次发现化学成分扮演了这个角色,”明尼苏达大学的凯瑟琳·布什利(Kathryn Bushley)说道。“这项发现意义重大!”

菲尔德自然史博物馆的科里·莫罗(Corrie Moreau)表示这个发现引出了很多问题。比如说,这些药物对蝉究竟起到何种作用?科里还提问道,“感染蝉的其他真菌是否会受到团孢霉属分子的影响?不同的真菌是否会进化出不同的化学物质以诱导宿主表现出真菌想要的行为?”

“也许还有其他参与因素会影响蝉的行为,”补充道。卡森还提到了另一项研究,即一种不同的真菌似乎用一种病毒控制了苍蝇的思维。“我们可能会简单地认为这就是一种宿主和真菌的关系,但在表面之下,情况可能会复杂得多。”

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