一塊距今4800萬年的葉子化石

 

　　在一塊距今4800萬年的葉子化石上，科學家發現了類似現在被真菌寄生的「螞蟻殭屍」的特殊咬痕。

　　當你玩《植物大戰殭屍》遊戲的時候可曾想到，在遠古時代，一場「真菌大戰殭屍」的戰鬥就已經打響了？很多人都知道，「冬蟲夏草」就是一種被真菌寄生的蟲子，其實，擁有類似行為的真菌有很多。螞蟻就是很重要的寄生對象。近期發表在《生物學通信》（Biology Letters）的一篇文章稱，通過對化石的分析，科學家發現在遠古真菌已經能對螞蟻進行「行為控制」。

　　遠古化石展示「殭屍咬痕」

　　這篇論文的作者是英國埃克塞頓大學的休斯（David P Hughes）博士領導的小組。他們在德國萊茵河谷發現的一件樹葉化石上發現了29個咬痕，表明至少有7只螞蟻狠狠地咬過它。螞蟻為什麼要咬葉子？休斯的小組認為，這是因為螞蟻被真菌變成了「殭屍」。

　　如今生活在亞洲森林裡的偏側蛇蟲草菌（Ophiocordyceps unilateralis）就可以控制萊氏屈背蟻（Camponotus leonardi）的行為。當螞蟻感染了這種真菌，就會離開蟻穴，在附近的樹林地上找一片樹葉，緊緊咬住它的葉脈，然後死去，為真菌生長創造完美的環境。休斯表示，只有被真菌感染的螞蟻才會如此行動，它們的咬痕非常獨特。萊氏屈背蟻的咬痕和德國化石上的咬痕如出一轍。

　　休斯小組的論文來得正是時候，去年，也有科學家發表了一篇關於偏側蛇蟲草菌的論文，並引起廣泛關注。這篇文章發表在2009年9月號的《美國自然學家》（The American Naturalist）上，說明了真菌寄生和螞蟻行為的關係。這篇論文的作者是丹麥哥本哈根社會演化研究中心安德森（Sandra Andersen）領導的小組。

　　這篇論文說，如果只是利用螞蟻的身體，真菌不必如此大費周章。它的真正「目的」在於，讓螞蟻做搬運工，把自己運到適合生長的地方。所以，它們控制了螞蟻的大腦，讓它找到森林地面的落葉，這樣的環境正適合真菌生長。

　　當螞蟻感染上這種真菌，它們會爬下生活的樹，進行作者所稱的「死亡之抓」的行為。論文寫道，根據在泰國考沖（Khao Chong）自然保護區的觀察，所有受感染的屈背蟻都會咬住葉子的背面，98%會咬住葉脈，之後咬住葉子的背面，因為這裡避光，而且葉脈凸起，容易咬住。

　　事實上，大多數受感染的屈背蟻都會出現以下幾種行為：到達樹木的北側，此側曬不到太陽；咬住離地面大約25厘米高的葉子；選擇溫度在20℃到30℃之間，濕度在94%到95%之間的地點。

　　操縱「殭屍」只為自己繁殖

　　為了證明選擇這樣的地點對真菌的重要性，研究者們找到了幾十隻感染的螞蟻，一部分留在真菌讓它們去的地方，另一部分挪至周圍的其他位置，結果在前一類地點，真菌都生長良好，而被挪動過的真菌都沒有長出來。

　　當螞蟻死後，真菌開始從螞蟻身體裡長出菌絲。在幾天時間裡，菌絲會從螞蟻的外骨骼中冒出來，而且每次都是從它腦後的特定位置冒出來。在一周時間裡，真菌會長到螞蟻體長的大約兩倍，並開始有性生殖。同時，螞蟻的外骨骼發生了變化，為真菌提供了更好的保護，而真菌處在螞蟻身體內部的部位開始功能分化。當真菌開始釋放孢子，它就造就了一個「殭屍地帶」，在螞蟻身體下面形成一個面積達1平方米的感染區。路過這裡的其他萊氏屈背蟻都會感染上致命的真菌。之所以真菌操縱螞蟻死在離地25厘米左右高的位置上，正是為了創造這樣的「殭屍地帶」。

　　《美國自然學家》上的論文還說，屈背蟻屬的其他品種也會被偏側蛇蟲草菌感染，但它們的行為都不如萊氏屈背蟻理想。這說明生物的寄生行為是非常特化的，往往只針對一種寄主。

　　未參與這項研究的寄生生物專家萊瑞（Adward Levri）說：「我沒法想出比這個更好地說明生物適應性行為是怎麼回事的例子了……它說明這種寄生需要寄主有多重的行為，或許它有多重控制機質。」

　　最近在德國發現的葉子化石正是第一次發現「殭屍螞蟻」的化石證據，這個發現對研究寄生物控制寄主的演化史有著重要的意義。

　　休斯說：「有好幾種『分子鍾』技術，都可以讓我們知道生物行為是何時、在哪裡產生的，而化石是『校準』分子鐘的很好方法。」「分子時鐘」最常用的方法是檢驗一種生物和類似生物的基因差別，以確定它演化的時間跨度；而化石的年代可以用放射性同位素法精確測定，所以說它可以「校準」分子時鐘。現在我們已經知道，這塊化石形成於4800萬年前，所以，「真菌大戰殭屍」的故事至少已經上演了近5000萬年了。

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　　冬蟲夏草也是「殭屍」

　　「殭屍螞蟻」被真菌感染，從而被真菌控制，有了古怪的行為。其實，有一種「殭屍」更為中國人所知，它就是冬蟲夏草。

　　從科學上來看，「冬蟲夏草」就是蝙蝠蛾幼蟲被蟲草菌（Cordyceps sinensis）感染，死後其屍體、組織與菌絲結成堅硬的假菌核。其在冬季低溫乾燥土壤內保持蟲形不變達數月之久（冬蟲），待夏季溫濕適宜時從菌核長出棒狀子實體（子囊座）並露出地面（夏草）。

　　蝙蝠蛾的幼蟲生活在地下，而蟲草菌的孢子會經過水而滲透到地下，專門感染它們。蟲草菌也會控制蝙蝠蛾幼蟲的行為，受真菌感染的幼蟲，逐漸蠕動到距地表兩三厘米的地方，頭上尾下而死。和「殭屍螞蟻」的情況不同，蝙蝠蛾幼蟲不止起到「搬運工」的作用，它的身體也是蟲草菌主要的營養來源。

　　冬蟲夏草被認為是重要的補藥。不過，自然界中昆蟲被真菌寄生的情況很常見。武警總醫院腫瘤生物治療科主任紀小龍曾經分析過它們的成分，發現青海的冬蟲夏草含有蟲草酸、碳水化合物、脂肪、蛋白質、不飽和脂肪酸、維生素B12、麥角脂醇、六碳糖醇、生物鹼等等，並沒有什麼稀有成分。還有一些科學界人士指出，採集野生冬蟲夏草的行為給很多地方的植被帶來了毀滅性的破壞。