北京時間11月29日消息，據國外媒體報導，巴西雨林中的木蟻(Carpenter ants)過得非常不容易。一旦某隻螞蟻感染了一種真菌，就會變成所謂的「殭屍螞蟻」，無法控制自己的行為。在寄生真菌的操控下，受感染的螞蟻會離開舒適的巢穴，來到更適合真菌生長的雨林地面上，藏在一片樹葉下面，然後就以這片樹葉為食，在上面紮下根來。
倒黴的螞蟻此後便再無聲息。從此時起，真菌將在螞蟻體內生長，最終破頭而出，釋放孢子。整個過程從頭到位將持續十天，令螞蟻苦不堪言。
我們知道這一現象已有一些年頭了，但科學家仍未充分了解這種名叫O。 unilateralis(譯為蟲草屬真菌)的真菌是如何像操縱木偶般操控螞蟻的。該真菌常被稱作「大腦寄生物」，但近期發表的新研究顯示，這些殭屍螞蟻的大腦並未被真菌所破壞，該真菌僅僅潛入並包圍了螞蟻全身的肌肉纖維，便能達到操控目的。從效果來看，它其實是把螞蟻變成了自己的化身。殭屍螞蟻從而成為了一種半昆蟲、半真菌的怪物。聽上去真夠恐怖的，是不是？
賓夕法尼亞大學的戴維·修斯(David Hughes)是首位發現這種真菌的科學家。他組建了一支由各國昆蟲學家、基因學家、計算機科學家、以及微生物學家構成的跨學科團隊。他們的研究重點是，分析O。 unilateralis真菌與木蟻在真菌生命周期中的某一關鍵階段發生的相互作用，也就是螞蟻用強有力的顎部、將自己固定在葉片底部的那個階段。
「我們知道這種真菌能夠分泌特殊代謝物，改變宿主的基因表達，並導致螞蟻顎部肌肉萎縮。」該研究的主要作者、瑞士巴塞爾大學生物學研究所的博士生候選人瑪麗德爾·弗雷德裡克森(Maridel Fredericksen)指出，「改變宿主行為是一種延伸的表現型，也就是說，寄生微生物的基因通過宿主身體表達出來。但我們不知道真菌是如何協調這些效應、從而操控宿主行為的。」
所謂「延伸的表現型」，是指O。 unilateralis真菌能夠侵入另一生物(即木蟻)體內，使後者成為自己身體的延伸。
在這項研究中，科學家讓一組木蟻被O。 unilateralis真菌感染，另一組則被Beauveria bassiana真菌(即白僵菌)，後者威脅性更小，不會使螞蟻變成殭屍的，此處充當對照組。通過比對兩種真菌的行為，研究人員成功找出了O。 unilateralis真菌對螞蟻造成的獨特生理影響。
研究人員利用電子顯微鏡生成3D圖像，從而確定真菌在螞蟻體內的分布、數量和活動。接著，他們藉助一臺24小時內能完成2000次切片與成像的機器，按50納米的解析度進行組織切片。為處理生成的大量數據，研究人員採用了能夠識別真菌與螞蟻細胞的人工智慧機器學習算法。藉此，研究人員可確定螞蟻有多少成分還是「螞蟻」，又有多少成分已經被轉化成了「外化版的真菌」。
而研究結果令人十分不安。該真菌細胞已經滲透到了螞蟻全身，從頭到腳沒有一處放過。不僅如此，這些真菌細胞還彼此相連，形成了一套「生物網絡」，共同操控螞蟻的行為。
「我們發現真菌細胞在宿主細胞中佔了很高的比例。」休斯說道，「從本質上來說，這些殭屍螞蟻相當於披著螞蟻外衣的真菌。」
但出人意料的是，這些真菌並未滲入螞蟻大腦。
「動物行為通常由大腦向肌肉發出的信號操控，但我們的研究結果顯示，這種寄生真菌能夠從外圍入手、控制宿主行為。」休斯解釋道，「就像木偶表演員扯動繩索、讓木偶做出各種動作一樣，真菌也可以控制螞蟻肌肉，操縱它們腿部和顎部的動作。」
但真菌是如何引導螞蟻爬到樹葉底下的呢?這一點我們還不得而知。事實上，逃過一劫的螞蟻大腦或許能提供一些線索。此前研究顯示，真菌也許對螞蟻大腦造成了某種化學幹擾，因此休斯的團隊猜測，真菌必須讓螞蟻一直活著，好不斷嚼食葉片。不過，也可能是因為真菌要利用螞蟻的部分大腦功能(以及感官能力)，以便控制螞蟻在地面上爬行。總之，科學家還需開展進一步研究，才能將這些理論落到實處。
「這出色地證明了跨學科研究對探索新知識的貢獻，」中佛羅裡達大學昆蟲學家莎莉薩·德·貝克(Charissa de Bekker)指出，「我們一直懷疑O。 unilateralis真菌並不會入侵或損害螞蟻大腦，但無法確定。而這些研究人員採用尖端科技，終於證實了這項理論。」
德·貝克稱，這項研究說明還有某種更複雜的機制尚待發現，該真菌也許可分泌某種類似神經調質的化合物、從而控制螞蟻的行為。而對該真菌基因組的研究也可得出這一結論。
「這說明真菌也許有分泌生物活性化合物的能力，或將為新藥物的研製提供一些思路。」德·貝克指出，「因此這項研究令我非常激動！」
作為殭屍螞蟻真菌方面的權威之一，德·貝克也在本周發表了一項最新研究。她與戴維·休斯共同對Ophiocordyceps kimflemingiae 真菌(O。 unilateralis真菌大家族中一種近期才得到命名的真菌)的分子鐘展開調查，分析晝夜節律和生物鐘是否會對寄生物和宿主之間的互動產生重要影響。[註：分子鐘，一種關於分子進化的假說，認為兩個物種的同源基因之間的差異程度與它們的共同祖先的存在時間有一定關係。
「除了證實真菌確實有分子鐘之外，我們還發現，這可導致部分基因晝夜活躍程度不同。」德·貝克解釋道，「有些基因在白天較為活躍，有些則在夜間比較活躍。有趣的是，我們發現這種真菌傾向於在夜間激活與分泌蛋白質相關的基因。這些化合物或許可對宿主大腦造成幹擾。由此可見，這種真菌不僅能分泌生物活性物質操控宿主行為，似乎還有確切的行動時間！」
對這種可怕的寄生真菌、以及它控制宿主的機制，我們仍有許多需要了解。但就近期這些研究來看，我們正在逐漸接近事件真相，儘管真相令人毛骨悚然。
來源：新浪科技