来源:SME科技故事

  你或许不知道,大多数寄生虫类群早在2.5亿年前的中生代之前就已经出现了,这说起来还有点反直觉。寄生虫比它们现在的宿主历史还要更为悠久,那在宿主出现之前,它们是怎么生存的?

  当然这个问题其实不太成立,历史悠久的是寄生虫的祖先们,而今天的每种特定的寄生虫一定是在宿主出现之后才吃上了它们的软饭。

一种寄生在蝙蝠体表的蜱虫一种寄生在蝙蝠体表的蜱虫

  不过,这也引出了一个终极问题,最早的寄生虫是怎么出现的?更直观点说,第一条寄生虫是怎么钻进其它生物体内,然后过上衣食无忧的生活的?

  首先,寄生的生活方式对我们人类来说似乎那么点陌生,但在整个生物界,寄生就是一个很主流的生存方式。

因感染了吸虫而出现了畸形的青蛙因感染了吸虫而出现了畸形的青蛙

  根据估计,地球上770万种已知的动物物种里,有超过一半是寄生虫(存在争议,另说40%为寄生虫)。我们人类就是最好的样本,人类是100多种寄生虫的宿主,如果算上病毒、细菌、微生物,这个数字还要翻几倍。

  现实是几乎没有那种动物身上找不到寄生虫的,即便是在实验室中严格人工饲养的动物也经常会被寄生虫感染。

 部分以人类为宿主的寄生虫 部分以人类为宿主的寄生虫

  其次,寄生也不是偶然出现的,在以前的研究中,研究人员就已经估计寄生虫有60次独立进化,而近年来的研究发现寄生虫至少独立进化了223次,这也就说明很多动物不约而同地选择了寄生这条道路,这是一种具有优势的生存策略。

  那么我们怎么推测出寄生虫的起源呢?最简单的方法就是找这些寄生虫还过着自由生活的老亲戚们。比如我们最熟悉的蚊子,它们属于体外寄生虫,但并非所有蚊子都吸动物的血。

  全世界大概有3000多种蚊子,其中只有大概80种会叮咬人类。蚊子的祖先早在侏罗纪就已经出现了,到今天寄生吸血只是它们进化历程中的一段小插曲而已。

  在蚊子的家族里,有幼虫生活在植物根部植食,成虫只交配不进食的大蚊,也有幼虫捕食其它孑孓,成虫吸食花蜜的巨蚊,还有靠孤雌生殖打入鱼类饲料圈的摇蚊。

常常引起恐慌的大蚊其实并不吸血常常引起恐慌的大蚊其实并不吸血

  就算是吸血的按蚊、伊蚊、库蚊,它们的雄性个体也都不吸血,而是吸食植物的汁液生活,那么也就不难推测,吸血蚊子可能在偶然的情况下吸食到了动物血液,开辟出了一条全新的生存道路,再进一步演化出抗凝唾液和特化的口器。

电影《侏罗纪公园》中用于提取恐龙DNA的蚊子其实是吸花蜜的,还是只雄性电影《侏罗纪公园》中用于提取恐龙DNA的蚊子其实是吸花蜜的,还是只雄性

  对于这类体外寄虫而言,它们的演化过程中一定少不了与未来的宿主在生活空间上的接触。另一个有趣的例子是目前发现最早的寄生虫案例。

  来自西北大学的张志飞团队在云南发现了一个特殊的化石,距今有5.12亿年,这些腕足类动物化石的外壳上附着了一些管状结构,数量不定,里面的软组织并没有保留下来。

  显然,这种管状结构并非腕足类动物自有的,而是由别的生物制造的,但它们的关系到底是普通的依附共生还是寄生,引起了一些争议。

  通过测量腕足动物的体型,团队的成员发现拥有管状结构越多的个体,体型反而更小,因此推测两者是寄生于宿主的关系。腕足动物通过开合外壳吸入食物,而这些住在管状结构里的蠕虫会“虎口夺食”,长此以往以至于它们无法离开宿主独立生存。

  这种是体外寄生的一种比较被认可的起源假说,两种动物在相同的环境中生活,在长期的接触中未来的寄生虫偶然在未来的宿主身上找到了类似的食物,比如某些蛾子可以吸食大型哺乳动物的泪水,这种模式适用于各种蚊虫、跳蚤、螨虫。

  可是还有一类最为神秘,也是我们最感兴趣的,当然就是体内寄生虫,这也是我们标题重点标出的话题。

小林姬鼠体内取出的寄生蠕虫小林姬鼠体内取出的寄生蠕虫

  针对体内寄生虫而言,第一只寄生虫到底是如何钻进宿主肚子里的呢?一种猜想是这些寄生虫的祖先是营自生生活的动物,包括捕食或腐生等。

  以线虫这个动物界中最大的门类为例,它们生活在地球上的各个角落,其中有不少营寄生生活,一般认为在偶然的情况下进入到了某些动物的体内,继而发展出了寄生关系。

在美国弗吉尼亚北部小溪中发现的一种线虫,幼虫寄生在昆虫体内,但成虫仍然营自生生活在美国弗吉尼亚北部小溪中发现的一种线虫,幼虫寄生在昆虫体内,但成虫仍然营自生生活

  如果是寄生虫的祖先是腐生的,那么它就有可能被同样是腐生的动物吃下肚,这种偶然进入未来宿主体内的方式有很多种,尤其是在海洋中,意外总是特别多,比如下面这种听起来就有点重口味。

  2014年,一项研究发现一种生活在海底的“隐鱼”会钻进海参的肛门,吞食海参的内脏和生殖腺,以此为生。听到这里可能你们已经夹紧了屁股,但是别担心,很多海参本来就会在危急关头丢弃自己内脏保命,隐鱼的寄生并不会导致海参的死亡。

  隐鱼不仅会吞食海参的内脏,还会把海参的内部当做交配的场所,雌雄两条隐鱼会一起钻进海参体内完成交配。生物学家估计,这种古怪寄生行为的起源可能是海底缺少庇护所。

  为了适应这种有些重口味的寄生生活,隐鱼还要学会特别的方法,海参是通过肛门呼吸的,因此隐鱼必须在海参呼出水流的瞬间趁其大E,钻入肛门欺负老同志,它们为此演化出了发达的体侧线以感受水流的变化。

  海参和隐鱼的案例可能就类似寄生虫最初的状态,此时的隐鱼还能够自由活动,也能自主觅食,海参的内脏再生也需要时间,有时候隐鱼也仅仅是把它单纯当做庇护所。

  对于那些在哺乳动物肠道内生活的寄生虫来说,隐鱼的案例只是Very Easy模式,它们要面对的挑战更复杂也更极端,只有钻进体内一步是远远不够的。

  第一个挑战是宿主的体温,恒温动物的体温对寄生虫是一个很大的挑战,能过上吃软饭生活的寄生虫必须提前适应高温的生活环境。

  第二个挑战是宿主消化道的活动,它们同样也需要一些角质层和分泌物来抵御消化液和消化酶,不断蠕动的肠道也会将它们排出体外,所以还需要强大的运动能力或吸盘、小钩这类装备。

猪绦虫通过吸盘和小钩附着在宿主的肠道内猪绦虫通过吸盘和小钩附着在宿主的肠道内

  第三个挑战是宿主体内的低氧或无氧环境,肠道中的氧气含量很低,寄生虫需要厌氧呼吸来维持生存,在这祖先是腐生的寄生虫就特别有优势。

  第四个挑战是地狱难度的宿主免疫系统,作为外来物,长期停留在宿主的体内必然会引起宿主的免疫反应,有些寄生虫可以分泌一些物质干扰宿主的免疫识别,把自己伪装成宿主身体的一部分,这就像是开启了操作系统里的根权限,剩下的就是为所欲为了。

被免疫细胞攻击的寄生虫被免疫细胞攻击的寄生虫

  现在的一些研究发现,寄生虫的这种降低宿主免疫反应的行为在某这些时候是可以带来好处的,甚至可以用来治疗某些免疫系统方面的过敏症。

  当然,也并不是所有的寄生虫都有这种“超能力”,绝大多数寄生虫会与宿主形成一种平衡状态,既不引起宿主的死亡,同时宿主也不会发生剧烈反应消灭寄生虫。

  最后要解决的难题就是繁殖问题,因为体内寄生的特殊性,很多寄生虫都发展出了复杂且独特的繁殖和发育方式,例如血吸虫,其生活史就要经历虫卵、毛蚴、母胞蚴、子胞蚴、尾蚴、童虫、成虫7个发育阶段。

血吸虫的生活史血吸虫的生活史

  某些大型绦虫和线虫每天甚至能产下100万颗卵,因为在复杂的生活史中大量后代会死去,必须要靠高产来保证种群的延续。

  以上这些挑战都只是前置的历练,就像勇士进入地下城之前需要苦修一样,想要成为真正的寄生虫并不是那么简单的,很多在宿主体内生存的能力需要在它们的祖辈时就已经积累下来,否则再多的尝试也是无谓。

缩头鱼虱能够取代鱼类原本的舌头缩头鱼虱能够取代鱼类原本的舌头

  你以为寄生虫入侵宿主是它们传记的序章,实际上那一刻已经是终章了,而进入体内的寄生生活只能等到三部曲的下一部来诉说了。

  或许曾经有人羡慕过上寄生虫无忧无虑的生活,那是因为他们不知道成为第一只进入宿主体内的寄生虫要付出多少代价,而在宿主体内又还要想方设法跟上它们的进化。

一种寄生在鱼寄生虫(复殖吸虫)体内的寄生虫(微孢子虫),称作超寄生现象一种寄生在鱼寄生虫(复殖吸虫)体内的寄生虫(微孢子虫),称作超寄生现象

  连“混吃等死”的寄生虫都内卷了,你还有什么好抱怨的?

  在动物研究中,可以通过对比其两种近缘物种体内的同源寄生虫的差异来判断亲缘关系的远近,你能说这些寄生虫坐吃山空不努力吗?

  即便它们为了生存已经如此拼命,但它们的命运仍然不会完全由自己掌握,因为寄生这条路没有回头可言,进化不会从特化回到一般,这意味着有多少种动物灭绝可能就有同样多的寄生虫给它们陪葬。


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