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在盗墓及末日小说中经常出现僵尸环节,一般解释为真菌病原体是僵尸状瘟疫的罪魁祸首。一旦被感染,人类就会失去对自己身体的控制,变得越来越具有攻击性,试图通过暴力感染他人。
但是,病原体可以操纵宿主的行为的概念-违背他们的意愿,而且往往对他们不利-并不纯粹是虚构的作品。在这些类似僵尸的情况下,病原体(无论是病毒、细菌或真菌,还是其他东西)专门改变宿主的行为。
虽然我们对这些病原体有相当多的了解——包括非常真实的冬虫夏草真菌,它确实将昆虫变成了社会崩溃的不知情因素——但仍有很多东西需要学习。
所以冬虫夏草真菌是真的吗?
“冬虫夏草”已成为一组感染昆虫的真菌的通用名称。该分组包括单侧冬虫夏草物种,更广为人知的是“僵尸蚂蚁真菌”。它通过蚂蚁死后通过蚂蚁头部萌发的真菌结构传播。
这种繁殖策略的挑战在于蚂蚁是群居昆虫,因此它们采取行动保护蚁群免受感染。作为这种行为的一部分,蚂蚁通常会从巢中移除死蚂蚁。巢外一只孤独的死蚂蚁不会传播真菌。
为了解决这个问题,真菌诱导受感染的蚂蚁离开巢穴,爬到巢穴上方,并在它垂死时咬住附近的植被——这种做法被称为登顶。蚂蚁死后一两天,寄生真菌孢子从蚂蚁的头部喷出,用病原体洒洒蚁群。
感染冬虫夏草的蚂蚁并不是唯一在感染时表现出这种攀爬行为的蚂蚁。它广泛存在于不同类别的昆虫中,可能由病毒、称为吸虫的单细胞寄生虫以及与蛇蛹虫夏草无关的各种真菌引起。它甚至有一个共同的名字:顶峰病。
这些感染是如何工作的?
我们不确定。最近的研究发现了受感染昆虫中真菌的化学信号。其中一些信号-可能是分泌的蛋白质-可能针对宿主的行为系统并控制行为,如登顶和巢穴遗弃。
科学家假设病原体可能正在利用数百万年前进化而来的预先存在的控制蜕皮和睡眠的行为。蜕皮——昆虫脱落其保护性外骨骼以长出新的、更大的外骨骼的过程——是一个脆弱的时期,因为新的外骨骼需要一两天才能硬化到足以提供安全。昆虫在这段时间内已经进化出行为,包括从巢穴中徘徊和登顶。睡眠也是一个脆弱的时间,所以一些昆虫物种已经学会了在抓住草或树叶时睡觉。
蜕皮和睡眠由昆虫的昼夜节律控制,高峰似乎也是如此,因为许多受感染的昆虫在可预测的时间这样做。例如,在感染冬虫夏草的木蚁中,登顶总是发生在太阳中午左右。因此,与昆虫的昼夜节律相关的生物机制似乎是一个值得探索的好地方。
冬虫夏草会感染人类吗?
不。因为它们是如此特化,个别种类的冬虫夏草真菌只能感染有限范围的昆虫,根本不会感染人类。(事实上,冬虫夏草补充剂被作为健康食品出售,尽管缺乏科学证据证明它们所谓的健康益处。
这是否意味着我们不必担心这些感染?
差一点。我们早就知道真菌中的一些化合物可以改变我们的行为,比如来自裸盖菇的致幻化学裸盖菇素和来自锁骨污染谷物的麦角。
其他真菌感染可能是致命的,如果不是幻觉的话。去年,世界卫生组织公布了有史以来第一份针对人类的真菌“优先病原体”清单,指出它们对健康的影响和对治疗的抵抗力增加。例如,真菌病原体耳念珠菌可引起血液感染,在多达60%的感染者中可能是致命的。
非真菌感染呢?
多种病原体可以改变哺乳动物的行为-以及潜在的人类。一个著名的例子是单细胞寄生虫刚地弓形虫,它在猫身上繁殖并感染了世界上约三分之一的人口。
它引起的感染,称为弓形虫病,在人类中通常不是什么大问题,最多只产生轻微的流感症状。但对于免疫功能低下的人来说,这可能是毁灭性的,并且可能会在发育中的胎儿中引起严重的问题。这就是为什么孕妇应该避免接触猫砂的原因。
像冬虫夏草一样,弓形虫也可以操纵宿主的行为。在多项啮齿动物研究中,包括去年的一项研究,研究人员表明,感染弓形虫的啮齿动物不再害怕猫尿的气味。相反,他们在身体上被它所吸引。寄生虫似乎会导致其啮齿动物宿主被猫吃掉的行为-寄生虫的最终宿主。
在过去的70年里,研究人员研究了弓形虫感染对人类的行为影响。多项研究将其与情绪障碍和心理健康问题(包括精神分裂症)联系起来。寄生虫还可能诱发更微妙的行为变化,例如促进危险行为,甚至可能影响政治信仰。
同样,我们不知道寄生虫是如何做到这一点的。研究人员怀疑它微妙地调整了我们细胞产生的化学物质,这可能导致行为的改变。研究还表明,寄生虫的慢性感染会影响神经递质的数量-神经元之间传递信号的化学物质-与奖励和动机有关,包括多巴胺。通过操纵宿主的神经化学物质,寄生虫可以改变我们的行为。
还有什么可以改变人类违背自己意愿的行为?
狂犬病是一种哺乳动物病毒,通常通过叮咬通过受感染的唾液传播。在美国,蝙蝠是狂犬病感染的主要原因,尽管浣熊、臭鼬和狐狸也会传播这种病毒。在美国以外,狂犬病狗是人类感染的主要原因,每年导致全球约60,人死亡。感染使宿主具有攻击性,更容易咬伤他人——这是一种促进病毒传播的潜在操纵行为。
狂犬病感染的描述可以追溯到数百年前,但我们仍在了解它使用的分子途径。这种病毒是嗜神经的,这意味着它攻击神经系统,但目前尚不清楚这如何导致特定的症状。研究表明,狂犬病糖蛋白-病毒表面附着在宿主细胞上的大分子-可能与有助于产生肌肉收缩的宿主蛋白相互作用。如果狂犬病糖蛋白与受体结合并占据受体,它可能会破坏神经元与其他细胞的通信方式。发现用部分狂犬病糖蛋白人为抑制该受体会在小鼠中产生狂犬病样行为。
我们确定病原体可以主动改变人类行为吗?
感染可以通过多种可能的方式改变宿主的行为。也许病原体哄骗宿主以增加繁殖可能性的方式行事,就像蛇蛹虫夏草对蚂蚁所做的那样。或者,主人的行为改变只是感觉不舒服的副作用——某种巧合。由于临床试验提出的伦理问题,很难在人类中研究这种关系。相反,我们必须使用流行病学研究,将感染者的行为与典型行为进行比较。或者我们依赖动物研究,这些研究并不总是准确地复制人类行为。
即使没有测试行为变化如何发生的研究,很明显也会发生一些失控。因此,虽然我们不太可能看到类似僵尸的瘟疫,或者一种可以完全控制人类行为的病毒,但低估自然是不明智的。我们仍然受到许多病原体的摆布,大脑控制与否。