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《最后生还者》中的情况,会在现实生活发生吗?

日期: 来源:36氪收集编辑:36氪

病原体可以违背宿主的意愿来操纵宿主,这一概念并不纯粹是虚构的。

神译局是36氪旗下编译团队,关注科技、商业、职场、生活等领域,重点介绍国外的新技术、新观点、新风向。

编者按:在最近大热的由顽皮狗游戏改编的同名剧集《最后生还者》(In The Last of Us)中,真菌病原体被描述为僵尸感染的罪魁祸首,人类一旦被其感染,就会失去对自己身体的控制,变得越来越具有攻击性,并试图通过暴力传染他人。那么这种情况会在现实生活中发生吗?本文来自编译。

在我们现实生活中,有几种病原体确实能够违背宿主的意愿并改变宿主的行为。

在系列电子游戏和最近的电视剧集《最后生还者》(In The Last of Us)中,真菌病原体被描述为僵尸感染的罪魁祸首。人类一旦被其感染,就会失去对自己身体的控制,变得越来越具有攻击性,并试图通过暴力传染他人。蛇虫草菌(Ophiocordyceps fungus)也有类似的效果,它在电影《天赐之女》(The Girl With All the Gifts)中折磨着人类。电影《惊变28天》(28 Days Later)和小说《僵尸世界大战》(World War Z)中的病毒也带来了同样的结果。

病原体可以违背宿主的意愿来操纵宿主,导致宿主做出对自己有害的行为,这一概念并不纯粹是虚构的。在这些类似僵尸感染的案例中,病原体(无论是病毒、细菌、真菌还是其他东西)就是专门改变宿主行为的。

虽然我们对这些病原体已经有了相当多的了解,比如线虫草真菌确实很可能会在不知不觉中感染昆虫进而造成严重破坏,但仍有很多东西需要我们去探索。

所以,虫草菌(Cordyceps fungus)真的能控制宿主并改变其行为吗?

“虫草菌”已经成为一组感染昆虫的真菌的通用概述名称。这一分类包括偏侧蛇虫草菌(Ophiocordyceps unilateralis),其更广为人知的名字是“僵尸蚂蚁真菌”(zombie ant fungus)。它通过从蚂蚁尸体头部长出的真菌结构体来传播。

这种繁殖策略的挑战在于蚂蚁是群居昆虫,因此蚂蚁会采取行动保护蚁群免受感染。蚂蚁通常所采取的保护行动措施是把死蚂蚁从巢中移走。被移到巢外的、远离群体的死蚂蚁是不会传播真菌的。

为了解决传播途径被切断的问题,僵尸蚂蚁真菌会诱导被感染的蚂蚁离开巢穴,爬到巢穴的上面,让它在垂死的时候抓住附近的植被——这种做法被称为“登顶”(summiting)。就在蚂蚁死后的一两天,寄生真菌孢子从死蚂蚁的头部散裂开来,将病原体洒落到蚁群身上。

蚂蚁并不是唯一一种在感染蛇虫草菌后表现出爬升行为(climbing behavior)的昆虫。这种爬升行为广泛存在于不同种类的昆虫中,其病原体可能是病毒、吸虫(trematodes,一种寄生虫)、以及与蛇虫草菌无关的其他真菌。此类感染病甚至有一个共同的名字:顶点病(summit disease)。

这些感染是如何发生的呢?

目前,我们不确定其发生机理。最近的有关研究发现了受感染昆虫体内真菌的化学信号。其中一些信号,可能是针对宿主的行为系统和控制行为(如登顶和弃巢)而分泌的蛋白质。

科学家们假设,病原体可能利用了数百万年前就已经存在的控制蜕皮行为(governing molting)和睡眠行为(sleep)。蜕皮,是昆虫蜕去保护性外骨骼,长出新的更大的外骨骼的过程,蜕皮是一个脆弱的时期,因为新的外骨骼需要一两天的时间才能变硬,才能保护昆虫肉体的安全。昆虫在这个时期已经进化出了包括弃巢和登顶在内的行为。睡眠也是一段脆弱的时间段,所以一些昆虫学会了抓在草或树叶上睡觉。

蜕皮和睡眠是由昆虫的昼夜节律控制的,登顶似乎也是如此,因为许多受感染的昆虫都在可预测的时间完成了这一过程。例如,在感染了蛇虫草菌的木蚁中,登顶行为总是发生在正午左右。因此,探索与昆虫昼夜节律相关的生物机制,似乎是一个值得研究的好方向。

虫草菌会感染人类吗?

虫草菌不会感染人类。因为它们有专门的感染宿主,个别种类的蛇虫草菌只感染有限范围的昆虫,根本不会感染人类。(事实上,虫草补剂是作为健康食品而出售的,尽管缺乏科学证据证明它们具有所谓的健康益处。)

虫草菌具有专门感染性,这是否意味着我们不需要担心这类感染了呢?

不完全是。我们早就知道真菌中的一些化合物可以改变我们的行为,比如裸盖菇(Psilocybe mushrooms)含有的致幻化学物质裸盖菇素(psilocybin),还有被麦角菌(Claviceps)污染过的谷物产生的麦角碱(ergot)。

一些其他真菌感染即使不令人产生幻觉,也可能是致命的。去年,世界卫生组织(the World Health Organization)首次发布了人类真菌“优先病原体”清单,指出它们对健康的影响和对治疗的耐药性不断增加。例如,真菌病原体耳念珠菌(Candida auris)可引起血液感染,高达60%的感染者会因此丧命。

非真菌感染会怎样呢?

有多种病原体可以改变哺乳动物的行为,当然,也可能改变人类的行为。一个著名的例子是单细胞寄生虫弓形虫(oxoplasma gondii),它在猫身上繁殖,感染了世界上大约三分之一的人口。

由弓形虫引起的感染被称为弓形虫病(toxoplasmosis),这种病对于人类来说通常不是什么大问题,最多只会产生轻微的流感症状。但对于免疫功能低下的人来说,它可能是致命性的,并可能导致发育中的胎儿出现严重问题。这就是为什么孕妇应该避免接触猫砂的原因。

像蛇虫草菌一样,弓形虫也可以操纵宿主的行为。研究人员在多项(包括去年的一项)针对啮齿类动物的研究中发现,已经感染了弓形虫的啮齿动物不再害怕猫尿的气味。相反,他们在嗅觉上会被猫尿味所吸引。这种寄生虫似乎会导致啮齿动物宿主被猫吃掉——这样猫就成了寄生虫的终极宿主。

在过去的70年里,研究人员研究了弓形虫感染对人类行为的影响。多项研究已将其与情绪障碍和精神健康问题联系起来,包括精神分裂症(schizophrenia)。寄生虫还可能导致更微妙的行为变化,比如促进冒险行为,甚至可能影响政治信仰。

再次强调,我们无法确定真菌感染机制,同样也不知道寄生虫是如何做到影响人类行为的。研究人员怀疑它巧妙地调节了我们细胞产生的化学物质,从而导致了行为的改变。研究还表明,寄生虫的慢性感染会影响神经递质(neurotransmitters)的数量,神经递质是在神经元之间传递信号的化学物质,包括多巴胺。神经递质与奖励和动机有关。寄生虫通过操纵宿主的神经化学物质,来改变其行为。

还有其他病原体可能违背一个人的意愿、改变其行为吗?

狂犬病(Rabies)是一种哺乳动物病毒,通过感染者的唾液传播,通常是通过咬人行为传播。在美国,尽管浣熊、臭鼬和狐狸也会传播狂犬病病毒,但蝙蝠是狂犬病感染的主要传播者。除美国以外的其他地方,被患狂犬病的狗咬伤是人类感染狂犬病的主要原因,这导致全球每年约6万人死亡。狂犬病感染使宿主具有攻击性,更容易咬人——这是一种病原体潜在的操纵行为,宿主的行为促进了病毒的传播。

狂犬病感染的记录可以追溯到几百年前,但我们仍在探索狂犬病感染作用的分子途径。这种病毒是嗜神经性的,也就意味着它会攻击神经系统,但目前还不明确它是如何导致特定症状的。研究表明,狂犬病糖蛋白——病毒表面附着在宿主细胞上的大分子,可能与有助于产生肌肉收缩的宿主蛋白相互作用。如果狂犬病糖蛋白与宿主细胞结合并占据宿主细胞,就可能破坏神经元与其他细胞的交流。研究发现,用狂犬病糖蛋白的一部分做实验,人为地抑制这种受体,可以使小鼠产生类似狂犬病的行为。

病原体可能给人类行为带来积极改变吗?

感染可以通过多种可能方式改变宿主的行为。比如,病原体会诱使宿主增加自身的繁殖可能性,就像蛇虫草菌诱使蚂蚁所做登顶行为。或者,宿主只是表现出一点副作用,比如感觉不舒服,这也可能是一种巧合。由于临床试验引发的伦理问题,很难在人类身上研究这种关系。既然不能做实验,我们就必须使用流行病学研究,将感染者的行为与正常的行为进行比较。或者我们可以依赖于动物研究,但这类研究的效果并不能完全等同于人类研究。

即使还没有研究测试“行为变化是如何发生的”,但很明显,某些失控局面还是可能会发生的。所以,虽然我们不太可能会看到像僵尸感染一样的瘟疫,也不太可能会看到能完全控制人类行为的病毒,但低估大自然绝非明智之举。无论我们的大脑是否被病原体控制,我们的身体仍然会受制于许多病原体。

译者:甜汤


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