动物一度演化成为寄生虫?不,至少200次【图】
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一只纹白蝶(cabbage butterfly)幼虫僵在菜蝶绒茧蜂(Cotesia glomerata, hite butterfly asp)的茧上。菜蝶绒茧蜂是纹白蝶最常见的寄生者,幼虫会啃食纹白蝶幼虫的体内组织,并杀死宿主。PHOTOGRAPH BY ANAND VARMA, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
奇事网据美国国家地理(撰文Ed Yong 编译曾柏谚)(译注寄生分两大类,寄生(Parasite)与拟寄生(Parasitoid)。二者的差别在于寄生型寄生生物并不会杀死宿主,而能长期居住在宿主身上;而拟寄生型生物则会杀死宿主,生活在宿主体内只是他生命周期的一部分。在本文中两型的寄生生物种类都有提到,不过原文仅使用Parasite描述,故编译上以「寄生」为主,并不特别强调「拟寄生」)
当我问温斯坦(Sara Weinstein)最喜欢的寄生虫是哪一种时,她大笑说「寄生在青蛙身上的苍蝇很有趣哩!」
这类苍蝇有许多种,其中两种较广为人知的也被称作「蟾蜍苍蝇」,雌蝇会将卵产在青蛙或者蟾蜍的皮肤上,不过有时候也会产在鼻孔内。当蛆孵化出来后,会边吃边钻进宿主体内;偶尔可从它们在宿主侧面钻出的伤口里见到其踪影。这口腹之欲对宿主来说可真是致命,当蟾蜍咽下一口气之后,蟾蜍苍蝇也就一走了之「登大人」去了。
(译注一般而言toadfly最常指的是丽蝇科(Calliphoridae)绿蝇属(Lucilia)的蟾蜍绿蝇(Lucilia bufonivora))
除了蟾蜍,许多昆虫也饱受寄生蜂与寄生蝇之类的寄生动物所苦。不过对于脊椎动物来说,被寄生的结局并不如无脊椎动物那般令温斯坦毛骨悚然「我们不认为脊椎动物会像无脊椎动物那般,全然受寄生动物操控。」
所谓的寄生动物,是指那些生活史某些时刻生活在其他动物身上。很容易(希望是啦)去想像他们是自然界里的异数,好比统计上的极端值一般,只有在运气不好的时候会遇上。但就像我在TED曾演说过的,寄生动物比极端值更为常见,大约有四成的动物都是以这种方式生活着。去掉大象、蜂鸟、鲸鱼与陆龟这些生物,若我们随机在动物界里选一个生物,会有很高的机率抽到那些过着茹毛饮血、传播病原体、阉割宿主的寄生动物们。
(编按寄生去势(Parasitic Castrators),也译作寄生阉割,是指因为受到寄生而无法繁衍后代的宿主情况,例如寄生动物占据生殖器官、影响内分泌系统或者消耗宿主太多能量等等,都会使宿主暂时或永久地失去生殖能力。)
实际上,温斯坦与她的指导教授库里斯(Armand Kuris)指出,寄生行为在演化上至少出现了223次,比先前估计的60次还要高出4倍。
他们写到「如果能对于寄生行为的来龙去脉有更全面的探索,将有助于我们理解生命的演化。」
蟾蜍苍蝇是第一个吸引温斯坦的寄生动物,从此以后这位圣塔芭芭拉的加州大学研究生便一头栽进了寄生动物的世界里。
温斯坦想知道它们在演化之路上曾经发生过什么事?
想像一下,一群动物一旦开始了寄生生活,在宿主的身上尽情探索,也许这就使得它们快速演化成各式各样的新物种;还是说它们已经到了演化的死胡同,与特定的宿主绑在一起,并随着宿主一起死去?
为了检测这些点子,温斯坦与库里斯编纂了一份寄生动物的清单,并计算这些古怪的生命独立演化了多少次?答案是──223次。尽管这个数字很大,但可能依旧低估了,曼彻斯特大学的库鲁克萱(Sheena Cruickshank)说「仍有太多太多的寄生动物我们还没做基因定序,甚至根本还没发现。」
(译注检测某性状的基因突变速率,可以逆推回去该基因出现的时间点,并得知该性状在什么时候演化而来,可以用来计算寄生行为在历史上出现的次数。)
寄生动物有九成主要归属在十个分类群里,例如黄蜂、扁虫与线虫等等。这些都是演化上相对古老的分类群,早在恐龙出现以前就已经过着寄生的日子,与宿主纠缠不休迄今。
(译注黄蜂(asp)泛指细腰亚目(Apocrita)里面除了蚂蚁与蜜蜂的多种生物。)
在目前已知的35个主要分类门(phyla)之中,有15个曾出现过寄生动物;20个门包含了许多微小而我们对其所知甚少的生物,所以我们对于寄生动物的统计还有很大的不足。
通常寄生动物会长的一副「虫虫样」,不过形状跟大小实在多不胜数;除了寄生苍蝇与寄生蜂,甚至还有寄生蛾、从海参肛门钻入并啃食内脏的隐鱼(pearlfish) 、像是在开合跳的寄生型水母、在螃蟹身上生根的藤壶等。温斯坦说「寄生动物如此丰富的多样性、如此繁多的类群,想要在50年内完成研究根本不可能。」
平均而言,温斯坦与库里斯发现,寄生动物既没有加速新物种的形成,却也没限制了它。 「对演化来说,『寄生』算是一个相当热门的选项。实在算不上是什么演化奇迹,在演化树上并没有更多或更少的分支。」同为曼彻斯特大学的克里斯奈( Chris Knigh)说
不过有一个类群似乎特别容易演化出寄生行为──节肢动物,就是有硬壳与多节脚的那一个类群,包含了昆虫、蜘蛛与甲壳类等等。这似乎并不让人感到意外,在动物世界里面节肢动物拥有最丰富的物种数。不过物种的数量并不能表示其中采寄生方式的比例,举例来说,甲虫在节肢动物里面是多样性最高的一群,其中有寄生行为的物种比螨或苍蝇都还要少。
这些动物在有寄生倾向的时期,胃口格外具备弹性、多样化与机会主义。 「它们已经开始习于利用短暂性资源,这有助于它们过渡到寄生型态。」温斯坦说道,她正在检验这个想法,研究重点摆在特定的一群寄生动物,并比对它们特征的关联。
比起聚焦在那九成寄生动物的谱系,找出在演化树上最基群的寄生动物,例如线虫或是扁虫,温斯坦对于剩下的一成更感兴趣。
「那些庞大而古老的类群转变成寄生生活时,距今实在太远而难以研究;更晚期演化出来生物,反而较容易让人理解寄生的起源。」温斯坦解释道。