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2024-09-30 11:43:09

感染人类的寄生虫会产生像蚂蚁和白蚁一样的无菌士兵

导读 加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的科学家在最新研究中发现,一种已知会对人类造成健康问题的微小淡水寄生虫会利用一类无法繁殖的...

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的科学家在最新研究中发现,一种已知会对人类造成健康问题的微小淡水寄生虫会利用一类无法繁殖的兵虫来保卫其群体。

这一发现今天发表在美国科学院院刊 上,由美国国立卫生研究院资助,它使这种寄生扁虫进入了蚂蚁、蜜蜂和白蚁等复杂动物社会的行列,这些动物社会也有不同种类的工蚁和兵蚁,它们放弃了繁殖,为群体服务。

这种扁虫Haplorchis pumilio通常会通过食用生鱼或未煮熟的鱼进入人体,可引起胃肠道问题,严重时可导致中风或心脏病发作。根据美国食品和药物管理局的指导方,将鱼完全煮熟或将生吃的鱼冷冻至少一周就足以杀吸虫。虽然没有关于Haplorchis pumilio的具体统计数据,但食源性吸虫感染每年导致全球有 200 万人因残疾和亡而失去生命年。

与蜜蜂和白蚁不同,这种扁虫的群落并不在地下或树洞中,而是在活蜗牛体内。寄生虫不会杀蜗牛,而是在数年内吸取营养,同时产生自由游动的克隆体,寻找鱼类,而鱼类是扁虫复杂生命周期中的下一个宿主。

“与蜜蜂或白蚁相比,实验室中可以容纳更多扁虫群落,”斯克里普斯生态学家、该研究的资深作者瑞安·赫钦格 (Ryan Hechinger) 说道。“这些扁虫可能成为探究社会生物学基本问题的宝贵工具,例如&luo;这种社会组织是如何进化的?&ruo;”

虽然这种寄生扁虫中的其他一些物种(称为吸虫)也有士兵,但这些物种的士兵可能仍含有一些不活跃的生殖组织,这表明它们在某个时候可以变得具有生殖能力。赫钦格说,这项研究首次证明吸虫士兵的身体如此专门化,以至于它们缺乏任何生殖组织,似乎永远无法繁殖。

Haplorchis pumilio在淡水蜗牛Melanoides tuberculata内形成巢状群落,然后在其生命周期内感染另外两个连续宿主——通常是鱼类,最后是温血脊椎动物。吸虫和蜗牛原产于非洲和南亚,但在美洲(包括加利福尼亚、德克萨斯和佛罗里达)同时入侵。

当吸虫在蜗牛体内形成一个群体时,研究人员就发现了兵虫。兵虫用大嘴保护群体免受入侵者(如其他寄生虫)的侵害,大嘴能产生强大的吸力,撕开敌人的嘴巴,吸出敌人体内的脏东西。

“这些蠕虫想要守护自己的家,”该论文的主要作者、内布拉斯加大学林肯分校的博士后研究员 Dan Metz 说道,他在斯克里普斯攻读博士学位期间进行了这项研究。“另一种寄生虫感染蜗牛就像有人闯入你的家并威胁你的家人。你会尽一切努力保护你的家人,这些蠕虫也是如此。”

梅茨偶然发现了这些蠕虫。在加利福尼亚州圣地亚哥的默里湖附近散步时,他在水边看到了一只不熟悉的蜗牛,并把它带回了实验室。原来这只蜗牛是Melanoides tuberculata ,它也被吸虫Haplorchis pumilio感染了。

仔细观察寄生虫群落后,梅茨和赫钦格注意到,许多寄生虫的体长只有其他寄生虫的一半,而且比例也不同。这些较小的蠕虫原来是士兵蠕虫,尽管体长不到半毫米(0.02 英寸),但嘴巴却比体型大得多、具有繁殖能力的同类大五倍。

“这些士兵实际上只是移动的下巴,”梅茨说。“它们的全部功能就是咬东西。”

通过实验和仔细检查,梅茨和赫钦格发现了多条证据,表明这些士兵与群体内具有繁殖能力的亲属完全不同。

首先,所有士兵蠕虫都缺乏生殖器官,而即使是最不成熟的生殖蠕虫(包括仍在其亲本体内的未出生蠕虫)也具有可检测到的生殖结构。其次,研究人员没有发现任何蠕​​虫,其身体比例似乎弥补了士兵蠕虫和生殖蠕虫之间的身体差距。所有尺寸的士兵蠕虫都拥有与其整体尺寸相比相对较大的胃,而没有一种生殖蠕虫接近士兵蠕虫以嘴为中心的比例。第三,研究人员通过实验表明,士兵蠕虫会持续攻击其他寄生虫,而生殖蠕虫几乎没有表现出攻击性行为。