第一條寄生蟲是如何鑽進其它動物體內的?
2020年11月17日10:11

  來源:SME科技故事

  你或許不知道,大多數寄生蟲類群早在2.5億年前的中生代之前就已經出現了,這說起來還有點反直覺。寄生蟲比它們現在的宿主歷史還要更為悠久,那在宿主出現之前,它們是怎麼生存的?

  當然這個問題其實不太成立,歷史悠久的是寄生蟲的祖先們,而今天的每種特定的寄生蟲一定是在宿主出現之後才吃上了它們的軟飯。

一種寄生在蝙蝠體表的蜱蟲
一種寄生在蝙蝠體表的蜱蟲

  不過,這也引出了一個終極問題,最早的寄生蟲是怎麼出現的?更直觀點說,第一條寄生蟲是怎麼鑽進其它生物體內,然後過上衣食無憂的生活的?

  首先,寄生的生活方式對我們人類來說似乎那麼點陌生,但在整個生物界,寄生就是一個很主流的生存方式。

因感染了吸蟲而出現了畸形的青蛙
因感染了吸蟲而出現了畸形的青蛙

  根據估計,地球上770萬種已知的動物物種里,有超過一半是寄生蟲(存在爭議,另說40%為寄生蟲)。我們人類就是最好的樣本,人類是100多種寄生蟲的宿主,如果算上病毒、細菌、微生物,這個數字還要翻幾倍。

  現實是幾乎沒有那種動物身上找不到寄生蟲的,即便是在實驗室中嚴格人工飼養的動物也經常會被寄生蟲感染。

 部分以人類為宿主的寄生蟲
 部分以人類為宿主的寄生蟲

  其次,寄生也不是偶然出現的,在以前的研究中,研究人員就已經估計寄生蟲有60次獨立進化,而近年來的研究發現寄生蟲至少獨立進化了223次,這也就說明很多動物不約而同地選擇了寄生這條道路,這是一種具有優勢的生存策略。

  那麼我們怎麼推測出寄生蟲的起源呢?最簡單的方法就是找這些寄生蟲還過著自由生活的老親戚們。比如我們最熟悉的蚊子,它們屬於體外寄生蟲,但並非所有蚊子都吸動物的血。

  全世界大概有3000多種蚊子,其中只有大概80種會叮咬人類。蚊子的祖先早在侏儸紀就已經出現了,到今天寄生吸血只是它們進化曆程中的一段小插曲而已。

  在蚊子的家族里,有幼蟲生活在植物根部植食,成蟲只交配不進食的大蚊,也有幼蟲捕食其它孑孓,成蟲吸食花蜜的巨蚊,還有靠孤雌生殖打入魚類飼料圈的搖蚊。

常常引起恐慌的大蚊其實並不吸血
常常引起恐慌的大蚊其實並不吸血

  就算是吸血的按蚊、伊蚊、庫蚊,它們的雄性個體也都不吸血,而是吸食植物的汁液生活,那麼也就不難推測,吸血蚊子可能在偶然的情況下吸食到了動物血液,開闢出了一條全新的生存道路,再進一步演化出抗凝唾液和特化的口器。

電影《侏儸紀公園》中用於提取恐龍DNA的蚊子其實是吸花蜜的,還是只雄性
電影《侏儸紀公園》中用於提取恐龍DNA的蚊子其實是吸花蜜的,還是只雄性

  對於這類體外寄蟲而言,它們的演化過程中一定少不了與未來的宿主在生活空間上的接觸。另一個有趣的例子是目前發現最早的寄生蟲案例。

  來自西北大學的張誌飛團隊在雲南發現了一個特殊的化石,距今有5.12億年,這些腕足類動物化石的外殼上附著了一些管狀結構,數量不定,裡面的軟組織並沒有保留下來。

  顯然,這種管狀結構並非腕足類動物自有的,而是由別的生物製造的,但它們的關係到底是普通的依附共生還是寄生,引起了一些爭議。

  通過測量腕足動物的體型,團隊的成員發現擁有管狀結構越多的個體,體型反而更小,因此推測兩者是寄生於宿主的關係。腕足動物通過開合外殼吸入食物,而這些住在管狀結構里的蠕蟲會“虎口奪食”,長此以往以至於它們無法離開宿主獨立生存。

  這種是體外寄生的一種比較被認可的起源假說,兩種動物在相同的環境中生活,在長期的接觸中未來的寄生蟲偶然在未來的宿主身上找到了類似的食物,比如某些蛾子可以吸食大型哺乳動物的淚水,這種模式適用於各種蚊蟲、跳蚤、蟎蟲。

  可是還有一類最為神秘,也是我們最感興趣的,當然就是體內寄生蟲,這也是我們標題重點標出的話題。

小林姬鼠體內取出的寄生蠕蟲
小林姬鼠體內取出的寄生蠕蟲

  針對體內寄生蟲而言,第一隻寄生蟲到底是如何鑽進宿主肚子裡的呢?一種猜想是這些寄生蟲的祖先是營自生生活的動物,包括捕食或腐生等。

  以線蟲這個動物界中最大的門類為例,它們生活在地球上的各個角落,其中有不少營寄生生活,一般認為在偶然的情況下進入到了某些動物的體內,繼而發展出了寄生關係。

在美國維珍尼亞北部小溪中發現的一種線蟲,幼蟲寄生在昆蟲體內,但成蟲仍然營自生生活
在美國維珍尼亞北部小溪中發現的一種線蟲,幼蟲寄生在昆蟲體內,但成蟲仍然營自生生活

  如果是寄生蟲的祖先是腐生的,那麼它就有可能被同樣是腐生的動物吃下肚,這種偶然進入未來宿主體內的方式有很多種,尤其是在海洋中,意外總是特別多,比如下面這種聽起來就有點重口味。

  2014年,一項研究發現一種生活在海底的“隱魚”會鑽進海參的肛門,吞食海參的內臟和生殖腺,以此為生。聽到這裏可能你們已經夾緊了屁股,但是別擔心,很多海參本來就會在危急關頭丟棄自己內臟保命,隱魚的寄生並不會導致海參的死亡。

  隱魚不僅會吞食海參的內臟,還會把海參的內部當做交配的場所,雌雄兩條隱魚會一起鑽進海參體內完成交配。生物學家估計,這種古怪寄生行為的起源可能是海底缺少庇護所。

  為了適應這種有些重口味的寄生生活,隱魚還要學會特別的方法,海參是通過肛門呼吸的,因此隱魚必須在海參呼出水流的瞬間趁其大E,鑽入肛門欺負老同誌,它們為此演化出了發達的體側線以感受水流的變化。

  海參和隱魚的案例可能就類似寄生蟲最初的狀態,此時的隱魚還能夠自由活動,也能自主覓食,海參的內臟再生也需要時間,有時候隱魚也僅僅是把它單純當做庇護所。

  對於那些在哺乳動物腸道內生活的寄生蟲來說,隱魚的案例只是Very Easy模式,它們要面對的挑戰更複雜也更極端,只有鑽進體內一步是遠遠不夠的。

  第一個挑戰是宿主的體溫,恒溫動物的體溫對寄生蟲是一個很大的挑戰,能過上吃軟飯生活的寄生蟲必須提前適應高溫的生活環境。

  第二個挑戰是宿主消化道的活動,它們同樣也需要一些角質層和分泌物來抵禦消化液和消化酶,不斷蠕動的腸道也會將它們排出體外,所以還需要強大的運動能力或吸盤、小鉤這類裝備。

豬絛蟲通過吸盤和小鉤附著在宿主的腸道內
豬絛蟲通過吸盤和小鉤附著在宿主的腸道內

  第三個挑戰是宿主體內的低氧或無氧環境,腸道中的氧氣含量很低,寄生蟲需要厭氧呼吸來維持生存,在這祖先是腐生的寄生蟲就特別有優勢。

  第四個挑戰是地獄難度的宿主免疫系統,作為外來物,長期停留在宿主的體內必然會引起宿主的免疫反應,有些寄生蟲可以分泌一些物質干擾宿主的免疫識別,把自己偽裝成宿主身體的一部分,這就像是開啟了操作系統里的根權限,剩下的就是為所欲為了。

被免疫細胞攻擊的寄生蟲
被免疫細胞攻擊的寄生蟲

  現在的一些研究發現,寄生蟲的這種降低宿主免疫反應的行為在某這些時候是可以帶來好處的,甚至可以用來治療某些免疫系統方面的過敏症。

  當然,也並不是所有的寄生蟲都有這種“超能力”,絕大多數寄生蟲會與宿主形成一種平衡狀態,既不引起宿主的死亡,同時宿主也不會發生劇烈反應消滅寄生蟲。

  最後要解決的難題就是繁殖問題,因為體內寄生的特殊性,很多寄生蟲都發展出了複雜且獨特的繁殖和發育方式,例如血吸蟲,其生活史就要經曆蟲卵、毛蚴、母胞蚴、子胞蚴、尾蚴、童蟲、成蟲7個發育階段。

血吸蟲的生活史
血吸蟲的生活史

  某些大型絛蟲和線蟲每天甚至能產下100萬顆卵,因為在複雜的生活史中大量後代會死去,必須要靠高產來保證種群的延續。

  以上這些挑戰都只是前置的曆練,就像勇士進入地下城之前需要苦修一樣,想要成為真正的寄生蟲並不是那麼簡單的,很多在宿主體內生存的能力需要在它們的祖輩時就已經積累下來,否則再多的嚐試也是無謂。

縮頭魚虱能夠取代魚類原本的舌頭
縮頭魚虱能夠取代魚類原本的舌頭

  你以為寄生蟲入侵宿主是它們傳記的序章,實際上那一刻已經是終章了,而進入體內的寄生生活只能等到三部曲的下一部來訴說了。

  或許曾經有人羨慕過上寄生蟲無憂無慮的生活,那是因為他們不知道成為第一隻進入宿主體內的寄生蟲要付出多少代價,而在宿主體內又還要想方設法跟上它們的進化。

一種寄生在魚寄生蟲(複殖吸蟲)體內的寄生蟲(微孢子蟲),稱作超寄生現象
一種寄生在魚寄生蟲(複殖吸蟲)體內的寄生蟲(微孢子蟲),稱作超寄生現象

  連“混吃等死”的寄生蟲都內捲了,你還有什麼好抱怨的?

  在動物研究中,可以通過對比其兩種近緣物種體內的同源寄生蟲的差異來判斷親緣關係的遠近,你能說這些寄生蟲坐吃山空不努力嗎?

  即便它們為了生存已經如此拚命,但它們的命運仍然不會完全由自己掌握,因為寄生這條路沒有回頭可言,進化不會從特化回到一般,這意味著有多少種動物滅絕可能就有同樣多的寄生蟲給它們陪葬。

視頻精選
更多新聞