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最疯狂的性传播疾病:屁股烂了也不能放弃交配

前段时间,美国的一些地方出现了奇怪的景象:地上落满了没有“屁股”的蝉,这些蝉从腹部以下都呈现出发白的迹象。它们的身上究竟发生了什么?这桩惨案可能还要从17年前开始说起。
 
撰文 | 杨心舟
来源:John R. Cooley, et al. Scientific Reports
 
破土而出
 
这满地残缺的尸体都来自一种特殊的蝉——北美周期性蝉。根据出现的周期,这种蝉还有着特殊的昵称,比如“13年蝉”或“17年蝉”。言下之意,它们的成虫需要花费13或17年才会从地下爬出来,完成从生到死的生命周期。在此之前,它们的若虫形态都会生活在地下。
 
在美国,一共有7种周期性蝉(3种“17年蝉”,4种“13年蝉”)。往下细分时,出现在同一片地区,同时从地面爬出的周期性蝉会被归到同一分支,称作Brood。所有的Brood按照罗马数字进行分类,其中Brood X属于最大的一个种群。最近这一批出发前往地面的“17年蝉”,就属于Brood X,这意味着它们在2004年就以若虫形态从树上掉落到了地面,然后在地下以草根或树根为生。
3种“17年蝉” 丨来源:Cherie Sinnen/SA
 
尽管它们在地下慢慢成熟,但转变却仿佛在一瞬间发生。这是因为成虫会在同一时段爬出地面,飞上树干。在高峰期最多能达到每英亩(约0.4公顷)140万只,你可以想象一片乌压压的蝉在眼前飞的场景。当蝉爬出地面后,留给它们的时间并不多。成虫会立即飞到树上开始求偶,并找到配偶开始繁殖下一代。
健康的Brood X丨来源:wikipedia
 
有趣的是,Brood蝉是为数不多生活周期与捕猎者/病原体相同的物种。放到当下的场景里,即“17年蝉”开始行动时,它的敌人也开始行动了。一种名为蝉团孢霉菌(Massospora cicadina)的真菌,简直就是与“17年蝉”形影不离。按照长期研究该领域专家Matt Kasson的说法,这种真菌只选择性地感染周期性蝉。Kasson是西弗吉尼亚大学的传染病学家,他一直在丛林里等待这批“17年蝉”破土。
 
感染的方式有两种,一种是在成虫之间传播,一旦成虫携带了团孢霉菌,它在交配的时候就会将团孢霉菌的分生孢子带给配偶,如此往复,也被称为昆虫界的“性传播”疾病;
 
还有一些团孢霉菌会进入休眠的孢子形式,落在土壤上,等待感染下一代破土而出的“17年蝉”。如此一来,团孢霉菌也完成了17年一次的繁衍过程(如果感染了其他种类的周期性蝉,团孢霉菌的历程也会随着它们的生命周期而变)。
 
不愿停歇地传播
 
当“17年蝉”爬出地面沾上团孢霉菌时,7-10天内基本是什么都看不出来的。但是经过这一段具有欺骗性的沉寂期,真菌可怕的一面就出现了。感染了团孢霉菌的蝉腹部后半截会开始脱落,并且露出一个白色团块。这就是真菌这些天的杰作,它们占据了蝉“屁股”的位置。此时,只要蝉尝试飞行或者爬行都会将真菌孢子带向更多的地方。
来源:John R. Cooley, et al. Scientific Reports
 
但最重要的传播方式仍然是“性传播”,即使它们被感染之后生殖器已经脱落,但是蝉好像意识不到这个问题,仍然会疯狂地寻找异性进行交配。当然,雄性和雌性的传播方式可能略有不同。
 
当雄性感染了团孢霉菌并露出小白头之后,它们就已经失去了生殖器。但是雄蝉并不会死亡,仍然会发出特有的求偶声,震动自己的翅膀吸引雌性。这时候,如果哪只雌性被这种求偶声吸引了,就会成为下一个被害者。与感染的雄性交配并不能让雌性的卵受精,但是雌性会收到“真菌大礼包”,团孢霉菌简直就是昆虫界的梅毒。
 
如果是雌性被感染了,情况可能更加“刺激”。雌性因为需要存放卵,腹部的结构要稍微比雄性紧实一点,生殖器也能得到部分保留。不过,当雄性来与雌性交配时,雌性生殖器已经经受不住原本正常的交配过程,往往会脱落并被雄性带走。根据Kasson的观察,这些携带了雌性生殖器的雄蝉不仅会感染真菌,并且有一些会像雌性一样扇动翅膀,吸引其他雄性,实现雄雄传染。
来源:Matt Kasson
 
实际上,在感染的早期,一些雄蝉就会吸引雄蝉,并在对方接近或尝试交配时传播真菌。这也是真菌操纵的一种特殊策略,因为让雄性充当传播大军效率要高出许多。健康雌蝉通常在受精后便不会再进行交配,但雄蝉会不停地寻找合适的交配对象,这得以让真菌传播网络成倍地扩大。
 
隐藏的操控分子
 
真菌究竟是怎样使得17年蝉变成性传播机器的?《真菌生态学》的一项研究发现,卡西酮可能是操控的关键。卡西酮是一种天然存在的激动剂,属于安非他命类化合物家族,化学成分上与其相似的还有麻黄碱。
 
过去,研究者已经在阿拉伯茶中发现了卡西酮,非洲东北部的当地人喜欢嚼这种叶片用来取乐,从而产生愉悦的兴奋感。而人工合成的卡西酮是精神药物协定中的第一类药物,此类药物通常认为对健康有严重影响。美国缉毒局已经将卡西酮列为了一级管制品,含有它的阿拉伯茶则被列为非法药物。
阿拉伯茶丨来源:wikipedia
 
顺带一提,这种含有卡西酮的毒品还有着一类称呼叫做“浴盐”。服用了这种毒品的人会出现过度兴奋、焦躁、妄想和幻觉等一系列症状。2012年,佛罗里达州一名女性在服用浴盐之后,出现了精神错乱,开始疯狂撕咬路人的脸部,此事也在当年传为现实版的“丧尸出笼”。
 
在此前的初步研究中,研究者发现被感染的另一种群Brood VI的真菌团中100%含有卡西酮。并且,他们在调查中发现,卡西酮并不只是植物才能合成,真菌同样可以。当作者尝试在真菌中阻断卡西酮的合成酶,团孢霉菌会失去代谢持续性,并且合成卡西酮的通路也无法正常运作。
 
研究者推测,团孢霉菌合成的卡西酮足够让蝉保持兴奋的状态,它们不再想进食,不再想休息。它们也不会撕咬其它同伴,唯一想做的事情就是繁殖,不停地繁殖。
 
当然,验证这一说法最直观的方式可能需要向蝉体内加入卡西酮,再观察它们行为的变化,目前Kasson正在尝试完成这一实验。不过,即使团孢霉菌的控制是如此特别,Brood蝉仍然不会完全屈服。在蝉破土之初,只有5%的蝉会被感染,考虑到Brood蝉分布得很广,大部分地区的蝉还是可以过得很健康的。
 
当地的一份奇怪提示:在爆发期,大家不要尝试舔带白点的蝉,也不要亲小猫小狗,它们可能刚舔完蝉。
 
本文经授权转载自微信公众号“环球科学”。



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