文|Jason G Goldman
对抗感染 动物有高招
文|Jason G Goldman
人类在一刻不停地与疾病作战。我们朝细菌发射抗生素导弹,向病毒投掷疫苗形状的手雷,把抗菌肥皂和洗手液做成的炸弹扔到所有能扔到的东西上。人类和寄生物(这是个涵盖了病毒、细菌以及大得多的寄生生物的统称)之间的斗争有着古老的根源。和猎食者、干旱或者饥荒一样,这种斗争对演化施加着强大的力量。
其他物种当然也面临着类似的威胁,一说起人类的情况,我们便不由得联想到寄生物每天在自然界造成的灾难性后果。被称为塔斯马尼亚恶魔的袋獾正在遭遇面部肿瘤病的流行,这是一种寄生虫造成的癌症。一种格外讨厌的真菌——蛙壶菌造成的壶菌病几乎扫荡了全世界1/3的蛙类。在澳大利亚的一些地区,多达90%的树袋熊忍受着沙眼衣原体引起的性传播衣原体病。黑猩猩、大猩猩等大猿甚至人类,都会遭受到埃博拉病毒、肺炎和其他疾病的猛烈打击。
在我们只需要简单地吞食几片药物之前很久,动物们就演化出了抵抗感染和疾病的机制,便也不足为奇了。那么其他物种到底发展出了什么样的抵抗机制?
年轻的鲑鱼会召集帮助者。幼年鲑鱼不够强壮,应付不了鲑鱼海虱的骚扰,有可能死于被感染的伤口。这种寄生物是一种属于桡脚类的小型甲壳纲动物,与其他浮游生物一起在海中漂流。2007年,海虱野生种群的迁移在智利人工养殖的鲑鱼和鳟鱼中造成了感染性鲑鱼贫血症的爆发。
鲑鱼和海虱的其他鱼类受害者相互之间有共生的关系,小一些的鱼类会从它们的皮肤上吃掉海虱。无论在野外还是水族馆中,人们早就知道娇扁隆头鱼、贝氏隆头鱼、红纹隆头鱼、岩梳隆头鱼和rock cook是鱼类的保洁员。保洁员得到一顿美食,鲑鱼则收获了一份无疫证书。
20世纪90年代早期,挪威渔业技术研究所发现,通过向养殖围栏内引入上述以及其他清洁鱼类,他们便能够控制鲑鱼场中海虱的流行。一项实验发现,1条隆头鱼足以维持100条鲑鱼的清洁。另一项实验发现,1条岩梳隆头鱼足以让150条鲑鱼保持健康。仅仅90 min 内,1条岩梳隆头鱼便能够从2条鲑鱼身上吃掉45只海虱。
当有成员死亡时,其他蚂蚁会专门过来将尸体移出蚁穴。目前尚不得知是什么样的细菌、病毒或者真菌会在蚂蚁尸体上生长,但是生物学家长久以来一直认为移除尸体的行为演化出来是为了保持群落的健康,因为死亡个体可能曾经或者将会受到感染。在这之前从未被证明过,直到最近。
2014年,比利时研究者丽丝·迪兹和她的同事终于发现了支持这一假说的坚实证据。在50天的时间里,研究者们在实验室里培养了数个小红蚁群落。一半的群落可以像在天然条件下那样自由处置死者尸体,但是另一半群落被阻止那么做。从第8天开始,被允许自由移除尸体的群落成年工蚁存活率明显地高于受到限制的群落。了不起的是,受限制群落中的蚂蚁找到了减少接触尸体机会的替代机制。死亡的蚂蚁被转移到了角落,减少途经它们的个体数量,尤其是让它们远离发育中的幼蚁。在一些受限制群落里,蚂蚁从人工取水机上取下棉絮,仍旧努力地将“死者”埋在了下面。
从利用清洁鱼类,到隐藏死者尸体,减少动物与传染性寄生物接触的行为可能是在对抗疾病的致命压力过程中演化出来的,一如为了避免被尖牙利齿的猎食者吞噬,动物演化出了伪装。2004年,科学家对圣地亚哥野生动物园里60种有蹄类动物的研究表明,它们尽管身处没有寄生物的环境,却还是会自发地清理自己的身体。换言之,清理行为是一种预防性的措施,而不是皮肤刺激造成的直接、灵活的反应。尽管研究仅仅针对有蹄类,但似乎有理由认为整个动物界的自我清理行为——从大猫舔自己到灵长目从皮肤里挑寄生虫——都可能是以类似的方式演化出来的。
兽医研究者本杰明·哈特1988 年在《神经科学与生物行为学评论》上写道:“在相对清洁的实验室、实地考察站和家养环境中,研究和观察接受过疫苗而且生病后会得到医治的动物,很容易忘记早在人类拥有保护措施之前,动物们就已经在充满各种寄生物的环境中演化并兴盛了。”
我们人类也拥有多种针对疾病的内在防御手段。通过在人类排泄物化石样品中、在埃及木乃伊身上、在考古现场寻找寄生物,并将它们同已知会感染人类和其他猿类的寄生物比较,剑桥大学的研究者皮尔斯·米切尔辨别出包括感染肠道的线虫以及感染肝脏或者胆囊的肝扁钩虫在内的大量寄生物。我们可能拥有针对它们的内在生理防御,因为我们曾经与它们缠斗100万年甚至更久。比起最近才见识到的寄生物,我们对付它们应该更加得心应手,起码理论上如此。
尽管我们认为人类处于优势,但是我们必须承认病毒、细菌和所有其他生物也都足智多谋,已经针对我们的计策演化出它们的防御手段。毫无疑问,我们将想出更加复杂的方法来应对威胁,但是一个有趣的问题是,从其他动物的清洁行为中,我们能否学到点什么,来帮助我们挺过对抗疾病的战争。