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喪屍蟻真菌秘密(四):點解喪屍蟻會咬住樹死?

2019/7/19 — 13:02

BBC片段截圖

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「喪屍生物」中,喪屍蟻最多學者研究,近年已有不少新發現,例如蛇形蟲草屬 (Ophiocordyceps) 真菌毋須入侵弓背蟻工蟻腦部即可控制其行為,喪屍蟻仍會在巢內與健康工蟻生活分享食物不被歧視,就算不同地區的喪屍蟻有的可能咬住樹枝死亡,有的則咬住樹葉等等。

美國賓州州立大學喪屍蟻專家 David Hughes 與同事 Colleen Mangold 的團隊最新的研究再發現一些蛛絲馬跡,了解蛇形蟲草屬為何可令喪屍蟻死前咬住樹枝。

首先我們要知道,蛇形蟲草屬如何感染弓背蟻。這種真菌的孢子會感染倒霉的工蟻外骨骼,逐步潛入其有營養的內部軟組織。然後,孢子會開始在蟻的體內長出芽管與菌絲,用以製造穿透其全身肌肉的網絡。到底這個過程中,蟻(以及所有其他昆蟲)會否感到痛楚,人類的研究仍屬非常初步,而且是另一大議題了。

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此前 Hughes 的團隊已指,菌絲網絡只會控制喪屍蟻全身肌肉纖維,並無入侵腦部。在是次研究中,團隊則集中看顎部附近肌肉收縮情況。

團隊發現,真菌會破壞包住肌肉纖維的肌膜 (sarcolemma) ,但神經肌肉接點 (neuromuscular junctions) 則未受影響。就如其名,神經肌肉接點是神經與肌肉的交匯點,可讓神經訊號傳到肌肉上進行所需活動;未受破壞也相當合情合理,因為代表喪屍蟻中樞神經自主發出的訊號會直達肌肉,讓其在真菌感染下仍可行動,並最終咬住樹枝死亡,而非完全是真菌的皮囊,真菌也無中斷神經與肌肉的溝通。

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更重要的是,原來蛇形蟲草屬可逼令喪屍蟻死前的顎部肌肉收縮,力量大到會將肌肉纖維嚴重破壞,令其無法再放鬆。團隊指未清楚真菌為何感察到喪屍蟻準備咬樹枝,但假設真菌會在喪屍蟻咬樹枝一刻,同步分泌出一種未知物質,強力逼使顎部肌肉收縮,並最終成為天然真菌孢子散播器。

發現當然解答不了蛇形蟲草屬為何發展出這種複雜操縱術,甚至是引發更多問題。例如團隊發現喪屍蟻體內有一些未知的「細胞外類囊泡顆粒 (extracellular vesicle-like particles) 」會黏在蛇形蟲草屬細胞上,未知是真菌本身還是蟻隻釋出的物質,但估計是與真菌強力逼使顎部肌肉收縮有關。

另一奇怪之處是,團隊發現類似的顆粒同樣在被白殭菌 (Beauveria bassiana) 感染蟻隻身上。此種真菌並不會讓蟻變成喪屍,但同樣會破壞肌膜,或者這些顆粒有助肌肉纖維曝露,增加真菌的入侵點;對於蛇形蟲草屬來說可能有助其毒素散佈於喪屍蟻體內,增加其控制力。無論如何,喪屍蟻還有更多秘密等著學者去發掘。

報告:
Mangold, C.A., Ishler, M.J., Loreto, R.G. & et al. (2019). Zombie ant death grip due to hypercontracted mandibular muscles. Journal of Experimental Biology 2019 222: jeb200683. doi: 10.1242/jeb.200683

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