殭屍螞蟻

殭屍螞蟻是指被生活在4800萬年前的真菌通過釋放化學物質改變和控制行為並變成真菌傀儡直到最終死亡的螞蟻，以木蟻為主。

美國哈佛大學科學家近日發現了地球上最古老的“殭屍螞蟻”（Ophiocordyceps unilateralis (Tul.) Petch (1931)）的證據。一種4800萬年前的真菌能夠通過釋放化學物質改變和控制螞蟻的行為，讓變成螞蟻自己的傀儡，直到最終死亡。

基本介紹

• 中文學名：殭屍螞蟻
• 界：真菌界
• 門：子囊菌門(Ascomycota)
• 綱：糞殼菌綱(Sordariomycetes)
• 目：肉座菌目(Hypocreales)
• 科：Ophiocordycipitaceae
• 屬：Ophiocordyceps
• 種：O. unilateralis
• 分布區域：非洲，巴西，泰國等熱帶雨林地區

分布區域

非洲、巴西、泰國等熱帶雨林地區。

發現背景

這種真菌學名為“Ophiocordyceps unilateralis”，恐怖的原因證據是在德國達姆施塔特市附近梅塞爾化石坑發現的樹葉化石上，這些樹木大約生活在4800萬年前。科學家們發現，這種寄生真菌早在遠古時代就已進化出控制自己所寄生的動物的能力，甚至比喜馬拉雅山脈的隆起時間還要早。

研究成果

1、在一塊距今 4800 萬年的葉子化石上 ，科學家發現了類似現在被真菌寄生的“螞蟻殭屍”的特殊咬痕。

感染的蟋蟀 圖片來源：David Hughes

英國埃克塞頓大學的休斯（David PHughes）博士領導的小組，他們在德國萊茵河谷發現的一件樹葉化石上發現了 29 個咬痕 ，表明至少有 7 只螞蟻狠狠地咬過它。螞蟻為什麼要咬葉子？休斯的小組認為 ，這是因為螞蟻被真菌變成了“殭屍”。如今生活在亞洲森林裡的偏側蛇蟲草菌（Ophiocordycepsunilateralis）就可以控制萊氏屈背蟻（Camponotus leonardi）的行為。當螞蟻感染了這種真菌 ，就會離開蟻穴 ，在附近的樹林地上找一片樹葉 ，緊緊咬住它的葉脈 ，然後死去 ，為真菌生長創造完美的環境。休斯表示 ，只有被真菌感染的螞蟻才會如此行動 ，它們的咬痕非常獨特。萊氏屈背蟻的咬痕和德國化石上的咬痕相同。

2、科學家們研究成果發表在近期出版的《生物學快報》雜誌之上。在研究報告中，科學家們介紹了他們是怎么從大量的記載被昆蟲、真菌和其他生物體破壞的樹葉的圖片資料庫中發現這些證據的。在研究過程中，他們發現了一幅4800萬年前生活於梅塞爾地區的樹葉的化石圖片。圖片顯示，這種特殊的“死亡之握”印跡來自被感染的“殭屍螞蟻”。在4800萬年前，梅塞爾地區正處在亞熱帶森林地區。

形態特性

這種真菌仍然存活在地球之上，通常寄生在木蟻身上。木蟻返回樹冠蟻穴前，經過森林地被物時通常會感染這種寄生真菌，其行為從此就會受到真菌的控制。真菌在螞蟻體內不斷生長，並釋放出化學物質影響螞蟻的行為，讓對方成為“殭屍螞蟻”。一些“殭屍螞蟻”從此離開自己所在的蟻群，獨自在外流浪，尋找新鮮的樹葉。

傳播孢子 圖片來源：David Hughes

被真菌控制的“殭屍螞蟻”從此不再有自己的行為和生活，而它們生命的最後階段也是最痛苦、最恐怖的。在生命的最後幾小時內，“殭屍螞蟻”會爬向自己所在處樹葉的下方，用下顎死死地咬住樹葉的中央葉脈，從而將自己困死在樹葉之上，同時寄生的真菌也被鎖定樹葉上。這片樹葉就成為了“螞蟻墳墓”。

在一平方米的範圍內，能夠找到20到30個‘螞蟻墳墓’。它們通常都在距離地面一定高度的樹葉上，在死亡前會緊緊地咬住樹葉的主葉脈。在樹冠上或在森林地被物上，這種真菌無法成長。但是，“殭屍螞蟻”通常會死在兩者中間的樹葉上，也就是距離地面一定高度的樹葉，但沒達到樹冠的高度。這種環境的濕度和溫度最適宜真菌的生存。“殭屍螞蟻”死亡後，寄生真菌就會從螞蟻頭部長出萌芽，產生孢子並在夜間“發射”到森林地被物上， 再感染其他的螞蟻。被感染的螞蟻死亡前會用盡所有的力氣死死咬住樹葉，它們如此用力在這個世界上留下了最後的印跡。它們用自己的下顎在樹葉上產生的小孔形成了一個十分特別的咬痕，呈清晰的啞鈴形狀。

因為在大多數情況下，這種行為控制雖然很強大，但卻很短暫，一般不會留下永久的印跡。現在的問題是，這種寄生行為的動機是什麼，它們為什麼不只是殺死宿主，而是要先控制宿主的大腦和肌肉，然後再殺死它。在所有的寄生生物體中，只有很少一部分進化出操縱宿主行為的能力。科學家們目前還未弄清楚寄生真菌究竟是如何控制被感染螞蟻的，但他們知道寄生真菌向螞蟻體內釋放了生物鹼化學物質。

這種生物體的生命期非常獨特。當孢子從空中落到螞蟻身上時，或它們在雨林地面上相遇時，螞蟻開始被感染。附到螞蟻身上後，孢子通過酶進入螞蟻的體內，菌類開始在其中生長。大約一個星期後，由菌類釋放的化學物質會導致螞蟻迷失方向，並在死亡前的最後時刻咬住葉脈或其他植物。

科學家們還發現，這些螞蟻死亡的地點，通常擁有適合菌類生長的最理想環境。螞蟻死亡後，菌類開始從頭部慢慢發出萌芽，並長出孢子。在夜間，這些孢子被釋放到雨林地面上去感染其他螞蟻。

最新研究顯示，一些菌類在生產孢子後，如果孢子在被釋放一天內感染螞蟻失敗，那么這些菌類還有備份計畫。地面上的孢子會慢慢長出一個第二級孢子。當有螞蟻經過時，它們會立即抓住機會附到螞蟻身上。

亞種分類

據美國國家地理網站報導， 科學家在巴西雨林發現新的殭屍真菌，能夠感染螞蟻，占據它們的大腦並進行“精神控制”。當螞蟻移動到最合適它們生長和傳播孢子的區域，真菌便會殺死螞蟻。這種真菌最初被認為是單一物種，名為“Ophiocordyceps unilateralis”，但實際上卻有4個截然不同的種群。並且全部能夠對螞蟻進行精神控制。這種真菌的所有4個已知種群均生活在巴西的大西洋雨林。由於氣候變化和森林砍伐，大西洋雨林正快速發生改變。每一種真菌都擁有最合適它們攻擊的螞蟻獵物。這也就意味著，全世界的熱帶森林生活著數千種殭屍真菌。

感染的螞蟻 圖片來源：David Hughes

感染過程

健康的弓背蟻（學名“Camponotus rufipes”）奔跑在巴西森林的地面上。研究人員發現，在感染螞蟻之後，4種新發現的殭屍真菌會採用不同的方式傳播孢子。有些形成細細的“傳染釘”，從受害螞蟻的身體伸出，感染過路的螞蟻。有些在被感染的螞蟻體內長出“爆炸性”孢子，當其他螞蟻靠近屍體時，它們便射出孢子，擊中這些毫不知情的過客，進一步將它們變成殭屍。

將死的螞蟻 圖片來源：David Hughes

寄居在殭屍螞蟻腦部的真菌“指揮”垂死的螞蟻尋找樹葉或者其他穩定的區域安頓下來，進而獲得一個穩定的“託兒所”。當Ophiocordyceps camponoti-balzani真菌準備殺死螞蟻時，螞蟻會發了瘋似地咬下所站位置的任何物體。科學家表示，這種真菌附著力很強，即使將死去的殭屍螞蟻倒立過來，它們仍能保持靜止不動。

Ophiocordyceps camponoti-rufipedis真菌種群中的白色真菌（左）能從死了兩天的殭屍螞蟻頭部長出。在螞蟻的關節處，螞蟻死後，這種真菌便快速將孢子傳遍整個屍體。但在最初的幾天，我們很難從外部發現真菌存在的跡象。

在Ophiocordyceps camponoti-rufipedis感染的後期，這種真菌會迅速吃掉殭屍螞蟻體內的營養物質，同時開始在體外開闢“殖民地”。隨著時間的推移，它們將變得更長，更為明顯。成熟為殭屍真菌。在感染的最後階段從殭屍螞蟻腦部長出的真菌，不同的菌種的特徵有所不同。Ophiocordyceps camponoti-rufipedis，形成單一的莖幹，Ophiocordyceps camponoti-balzani形成一根叉狀莖幹。

感染目的——操縱“殭屍”只為自己繁殖

一篇發表在2009 年 9 月號的《美國自然學家》（The American Naturalist）上的論文說明了真菌寄生和螞蟻行為的關係。這篇論文的作者是丹麥哥本哈根社會演化研究中心安德森（Sandra Andersen）領導的小組。這篇論文說 ，如果只是利用螞蟻的身體 ，真菌不必如此大費周章。它的真正“目的”在於 ，讓螞蟻做搬運工 ，把自己運到適合生長的地方。所以 ，它們控制了螞蟻的大腦 ，讓它找到森林地面的落葉 ，這樣的環境正適合真菌生長。當螞蟻感染上這種真菌 ，它們會爬下生活的樹 ，進行作者所稱的“死亡之抓”的行為。

成熟殭屍真菌 圖片來源：David Hughes

論文寫道 ，根據在泰國考沖（KhaoChong）自然保護區的觀察 ，所有受感染的屈背蟻都會咬住葉子的背面 ，98% 會咬住葉脈 ，之後咬住葉子的背面 ，因為這裡避光 ，而且葉脈凸起 ，容易咬住。事實上 ，大多數受感染的屈背蟻都會出現以下幾種行為 ：到達樹木的北側 ，此側曬不到太陽 ；咬住離地面大約 25 厘米高的葉子 ；選擇溫度在 20℃到 30℃之間，濕度在 94% 到 95% 之間的地點。

為了證明選擇這樣的地點對真菌的重要性 ，研究者們找到了幾十隻感染的螞蟻 ，一部分留在真菌讓它們去的地方 ，另一部分挪至周圍的其他位置 ，結果在前一類地點 ，真菌都生長良好 ，而被挪動過的真菌都沒有長出來。

當螞蟻死後 ，真菌開始從螞蟻身體裡長出菌絲。在幾天時間裡 ，菌絲會從螞蟻的外骨骼中冒出來 ，而且每次都是從它腦後的特定位置冒出來。在一周時間裡 ，真菌會長到螞蟻體長的大約兩倍 ，並開始有性生殖。同時 ，螞蟻的外骨骼發生了變化 ，為真菌提供了更好的保護 ，而真菌處在螞蟻身體內部的部位開始功能分化。當真菌開始釋放孢子 ，它就造就了一個“殭屍地帶”，在螞蟻身體下面形成一個面積達 1 平方米的感染區。路過這裡的其他萊氏屈背蟻都會感染上致命的真菌。之所以真菌操縱螞蟻死在離地25 厘米左右高的位置上 ，正是為了創造這樣的“殭屍地帶”。

《美國自然學家》上的論文還說 ，屈背蟻屬的其他品種也會被偏側蛇蟲草菌感染 ，但它們的行為都不如萊氏屈背蟻理想。這說明生物的寄生行為是非常特化的 ，往往只針對一種寄主。未參與這項研究的寄生生物專家萊瑞（Adward Levri）說 ：“我沒法想出比這個更好地說明生物適應性行為是怎么回事的例子了……它說明這種寄生需要寄主有多重的行為 ，或許它有多重控制機質。”

最近在德國發現的葉子化石正是第一次發現“殭屍螞蟻”的化石證據 ，這個發現對研究寄生物控制寄主的演化史有著重要的意義。休斯說 ：“有好幾種分子鐘技術 ，都可以讓我們知道生物行為是何時、在哪裡產生的 ，而化石是‘校準’分子鐘的很好方法。”“分子時鐘”最常用的方法是檢驗一種生物和類似生物的基因差別 ，以確定它演化的時間跨度 ；而化石的年代可以用放射性同位素法精確測定 ，所以說它可以“校準”分子時鐘。現在我們已經知道 ，這塊化石形成於 4800 萬年前 ，所以 ，“真菌大戰殭屍”的故事至少已經上演了近 5000 萬年了。

物種宿主

螞蟻不是唯一一種能被微生物變成“殭屍”的生物， 毛毛蟲也是不幸者之一。 毛毛蟲感染桿狀病毒之後，會被驅使攀爬至樹梢， 心甘情願地等待生命終結。桿狀病毒最終會使毛毛蟲變成數百萬個桿狀病毒的粘性液體，並從樹梢上落至地面的植物之中，把病毒傳染給更多未來的受害者。鳥兒也會吞食死幼蟲，這樣也實現了長距離的病毒傳播。 如今，研究人員已經發現了桿狀病毒是如何操縱它的宿主，爬至樹頂並待在那兒直至死亡。

感染的蒼蠅

近日線上刊登在《生物學通訊》上的研究報告指出， 病毒改變了毛毛蟲對光的反應方式。 無論光線條件如何，未受感染的蛾幼蟲會在宿主植物 上爬上爬下。它們從來不會爬的這樣高，以至到達植物 的頂端。而且，成熟的幼蟲在變成蛹之前，也會待在植物底部這個安全的地方。 但是，受感染的幼蟲會在光存在的情況下開始攀爬 3 天，然後在接下來的近 14 個小時裡要攀爬幾乎 35 毫米。 不過，在完全黑暗的條件下，受感染的幼蟲並沒有爬 那么高。因而，病毒驅使毛毛蟲向有光的地方爬行，反而促使它們爬到宿主植物的頂端並等待死亡。

科學家表示，與螞蟻不同，其他很多淪為殭屍真菌受害者的昆蟲在孢子擴散到體內各處之後，已經很難分辨它們到底是什麼昆蟲。比如蒼蠅、蟋蟀同樣會淪為殭屍真菌的獵物。對於讓蟋蟀變成殭屍的真菌，科學家仍知之甚少。

拯救真菌

科學家們發現了一種能夠拯救這些可憐螞蟻的真菌，一種能夠閹割“殭屍真菌”的真菌(anti-zombie-fungus fungus，“抗'殭屍真菌'真菌”，)，名為hyperparasite fungus，雙重寄生菌。下圖就是一隻被殭屍真菌感染後又被雙重寄生菌感染的螞蟻，那些白色又夾雜著黃色的就是雙重寄生。這種雙重寄生菌能夠寄生在“殭屍真菌”上，破壞絕大多數“殭屍真菌”的孢子，使殭屍真菌”只有大概6.5%的孢子能夠存活下來，這樣此，即使周圍有一大群殭屍螞蟻，其餘健康螞蟻也很少會被感染了。