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[科學/文藝] 《毒特物種》:泥蜂用毒液控制心智,把蟑螂變成寄生卵的殭屍

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發表於 2021-8-16 09:02

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文:克莉絲蒂・威爾科克斯(Christie Wilcox)

我不知道蟑螂會不會作夢。如果會,我想在牠們的惡夢中,扁頭泥蜂(jewel wasp)應該是重要角色吧。這種嬌小的獨居熱帶黃蜂,對人類來說真是微不足道。畢竟牠不會操控人類的心智,讓人類自願擔任牠後代的新鮮大餐,但是牠們對毫無戒備的蟑螂會幹這種事。

這種黃蜂真的是應該出現在恐怖電影中的角色,絕不誇張。扁頭泥蜂和其他同類的黃蜂是恐怖電影《異形》中,從身體裡爆出來的怪物的靈感來源。這是個簡單卻怪誕的故事:黃蜂控制了蟑螂的心智,讓蟑螂作為後代的食物;黃蜂奪走了蟑螂的恐懼感或是逃脫的意志,讓蟑螂接受命運的安排。不過與我們在大銀幕上看到的劇情不同的是,並非無藥可救的病毒讓健康的蟑螂轉變成沒有心智的殭屍,而是黃蜂的毒液在搞鬼。這不是普通的毒液,這種毒液就像是毒品,作用目標是蟑螂的腦。

腦基本上就是一群神經元,人腦和昆蟲腦都是如此。有幾百萬種毒液分子可以啟動或關閉神經元,當有些毒素並非作用在周邊神經系統(連接肌肉和其他組織的神經元),而是受到嚴密保護的中樞神經系統(包括腦),並不會出人意料。有些毒素突破了生理上的重重障礙,從遠端的注射位置出發,穿過血腦障壁(blood-brain barrier)進入受害者心智所在的腦部。有些則會直接把毒液注入腦部,扁頭泥蜂就是這樣對付蟑螂的。

說到使用麻痺作用以外的神經性毒液,扁頭泥蜂是個漂亮又恐怖的例子。這種黃蜂的體型通常比受害者小很多,會從上方攻擊,俯衝而下用口器咬住蟑螂,同時將產卵管(ovipositor,位於胸部,在第一對腳之間)刺入蟑螂體內。在幾秒鐘之內,毒液分子迅速發揮作用,使得蟑螂暫時麻痺。這時黃蜂可以好好瞄準,再刺進下一針。黃蜂經由長長的產卵管,把改變心智的毒液注射到蟑螂神經結中的兩個區域,這個神經結相當於昆蟲的腦。

黃蜂這根刺有著完全配合受害者的精良設計,能夠感覺蟑螂腦殼下的狀況,直接把毒液注射到腦中的適當部位。這根刺會根據蟑螂頭部的結構與化學成分,找到適當的地點穿過神經結鞘(ganglionic sheath,相當於蟑螂的血腦障壁),在精確的位置注入毒液。注射毒液的兩個部位對黃蜂而言非常重要。科學家以人工方式把蟑螂的這兩個部位切除,好看看黃蜂的反應,發現黃蜂會花很多時間用插入的針努力尋找這兩個已被切除的部位。

毒液注入後,心智控制便展開了。首先,受害者會打理自己。當蟑螂從針刺導致暫時性麻痺恢復過來後,便會用前腳一絲不苟地開始清理自身,耗時約半個小時。科學家指出,這是由毒液引發的特殊行為。刺穿蟑螂頭部、用平常的方式壓住蟑螂,或是蟑螂只接觸到黃蜂但沒有受到針刺,都不會引發這樣的清潔行為。如果大量的多巴胺(dopamine)進入了蟑螂腦部,也會激起牠突然想清潔自己的欲望,因此科學家認為,毒液中類似多巴胺的分子可能造成蟑螂這種害怕病菌上身的清潔行為。

這到底是毒液造成的有利效應還是副作用,目前還在爭辯中。有些人認為,這種行為可以讓要變成大餐的蟑螂身上沒有真菌和微生物,因為黃蜂的幼蟲很容易受到感染;其他人則認為,這只是要讓蟑螂分心一陣子,如此一來黃蜂才有時間打理蟑螂的墳墓。

多巴胺是種很有趣的化合物,在許多動物的腦中都能發現,包括昆蟲和人類。對動物而言,多巴胺引起的效用非常重要。在人腦中,多巴胺屬於「報償系統」(reward system),令人愉悅的事物會引發多巴胺大量分泌。多巴胺能帶來良好的感覺,這很棒,但也和成癮性行為有關,古柯鹼之類的非法藥物引起的「嗨」感也是經由多巴胺造成。我們當然不可能知道當蟑螂的腦中充滿多巴胺時,牠是不是處於昆蟲的極樂之中,不過我喜歡這種想法。想到蟑螂在面對恐怖的結局之前一點快樂都享受不到,這實在是太可悲了。

蟑螂在清理自己時,黃蜂會飛走,找尋適當的地點。她得找一個黑暗的洞穴,好容納殭屍化的蟑螂大餐和自己的孩子。找到適合的地點並且整理妥當,這得花些時間。大約30分鐘後,她回到蟑螂這裡,這時毒液的效果已經發揮出來了,蟑螂逃脫的意志已經消失。理論上這個狀況只是暫時的,如果你把中毒的蟑螂和那隻要下蛋的黃蜂分開,不讓蟑螂身上有卵孵化出來,那麼殭屍化的狀態會在一個星期後逐漸消失。很不幸地,對已經中毒的蟑螂來說,一個星期實在是太長了。蟑螂在腦部恢復正常之前,早就因為體內塞滿黃蜂幼蟲而死亡了。

蟑螂的行動能力依然保持完善,可是蟑螂沒有想要運用這份能力。毒液不會麻痺蟑螂的感覺,而是改變腦對感覺的反應。科學家指出,觸摸蟑螂翅膀或是腿部所造成的刺激,在正常狀況下會引起蟑螂的逃避動作。殭屍化的蟑螂體內,這樣的訊息依然傳遞到腦部,卻無法激起反應行為。這是因為毒素讓某些神經元安靜下來,無法活動與產生反應,使得蟑螂的恐懼感突然消失,願意被活埋與生吃。毒液的這種活性來自作用於GABA門控氯離子通道(GABA-gated chloride channel)的毒素。

GABA是γ-胺基丁酸(γ-aminobutyric acid)的縮寫,對昆蟲來說是最重要的神經傳遞物,人類也是。如果神經元活動像是場派對,那麼GABA就像是來掃興的傢伙。GABA能壓抑神經元的活動,是因為它會刺激氯離子通道的開啟。氯離子通道打開時,帶負電荷的氯離子便開始流動。氯離子傾向和帶正電的離子在一起,當鈉離子通道打開,氯離子通道也跟著打開,這樣氯離子通過細胞膜的速度便和鈉離子通過的速度一樣快,使得鈉離子比較不容易引發神經元傳遞訊息所需要的一連串反應。就算神經元接收到「啟動」的命令,動作電位半途便會停了下來。

不過GABA並不是競爭型抑制劑(Competitive inhibition),氯離子通道不會全都跟著鈉離子通道變化,所以如果刺激夠強,便能壓過氯離子通道的效應。黃蜂利用了這個抑制系統,讓蟑螂受到自己的控制。黃蜂的毒素中含有GABA和另兩種也能啟動同一種氯離子受體的化合物:β-丙胺酸(β-alanine)與牛磺酸(taurine)。這兩種化合物能讓神經元把GABA吸收回去,增長作用的時間。

雖然這兩種化合物可以切斷腦部活動,讓黃蜂的獵物不會逃跑,但是它們無法自行抵達要發揮作用的部位,黃蜂得直接把化合物注入到蟑螂的神經結中。所幸對黃蜂而言,大自然有一種便利的巧合:同樣的毒液也能讓蟑螂腦部殭屍化,就像變魔術般令蟑螂暫時麻痺,好讓黃蜂接著刺第二針。GABA、β-丙胺酸與牛磺酸也有辦法暫時抑制運動神經元的活動,因此黃蜂只需要一種毒液便能完成兩件工作。

現在黃蜂的獵物已經靜止下來,黃蜂會咬掉蟑螂的觸鬚,喝點蟑螂美味營養的血液。接下來她把殘留的觸鬚當作套在轡頭上的韁繩,引導受害者前往牠最後的安息之地。到了洞穴中,她會在蟑螂的腿上產卵,然後封起洞口,離開。

黃蜂的毒液除了控制心智之外,還有更狠的最後伎倆。當蟑螂靜待不可避免的末日降臨時,毒液會讓蟑螂的新陳代謝減緩,這樣才活得夠久,黃蜂幼蟲便一直有新鮮的肉可吃。測量新陳代謝速度的方法之一是計算氧氣的消耗量,所有動物(包括人類)在利用儲存的食物或脂肪產生能量時,需要消耗氧氣。科學家發現,被刺的蟑螂在氧氣消耗量上,要遠低於牠那些健康正常的同伴。科學家本來以為這是因為安於現狀的蟑螂活動減少了,不過與用藥物或是以剪除神經元方式造成麻痺的蟑螂相比,被針刺的蟑螂活得更久。蟑螂活得更久的關鍵似乎是水合作用(hydration),不過毒液是怎麼辦到這點的還不清楚。可以確定的是,當幼蟲孵出來之後,已經有現成的大餐可以吃了。不久,新生的黃蜂從洞裡爬出來,只留下蟑螂的屍體。

扁頭泥蜂毒液只是這類極端神經性毒液的例子之一。同屬泥蜂這一屬的黃蜂有一百三十多種,包括最新發現的催狂泥蜂(Ampulex dementor),這個名字取自《哈利波特》(Harry Potter)系列小說中阿茲卡班監獄的獄卒催狂魔(dementor),他們會吸取靈魂。泥蜂所屬的這群黃蜂,多樣性高而且種類繁多,至少有數十萬種,牠們以強大的心智控制力量聞名,所有泥蜂的生活史都讓人不寒而慄:成蜂就如同其他的黃蜂和蜜蜂那樣吸蜜飲露,但幼蟲吃的是其他動物。牠們並非完全獨立生活,也不是完全寄生,而是類似寄生生物,所以科學家稱牠們為「擬寄生生物」(parasitoid)。

蟑螂不是泥蜂唯一的受害者,有些擬寄生黃蜂會把卵下在蜘蛛、毛蟲或螞蟻身上。

居住在北半球溫帶地區的水姬蜂(Agriotypus)會潛入水中,把卵下在石蠶幼蟲身上。為了完成這件工作,她可以潛水15分鐘。分布於歐洲和非洲的毛緣小蜂(Lasiochalcidia),牠們大膽無畏,能投身蟻獅如惡夢般恐怖的口中,掰開上下顎,把卵產在蟻獅的喉嚨裡。

甚至還有一些黃蜂屬於重擬寄生生物(hyperparasitoid),牠們寄生在其他也以寄生為生的黃蜂身上,例如分布在歐洲與亞洲的姬蜂(Lysibia),能聞到被擬寄生性黃蜂絨繭蜂(Cotesia)所寄生毛蟲的味道,然後把卵產在絨繭蜂幼蟲剛形成的蛹上。有時候好幾種黃蜂會彼此寄生,就像是俄羅斯套疊娃娃那樣。

為了確保幼蟲順利蛻變為成蟲,這些黃蜂除了把寄主當成大餐之外,還得到其他好處。有一種黃蜂會把毛毛蟲宿主變成不死身,好用來保護蛹,直到年輕的黃蜂咬破毛蟲的身體而出。有些種類的幼蟲在殺死蜘蛛宿主之前,會逼使蜘蛛編織變形但耐用的蛛網,好保護自己的繭。

黃蜂這一科中的許多物種精擅控制心智的藝術,其他使用毒液的動物也能生產改變心智的毒素。部分物種所分泌的神經性毒素甚至可以鑽過人類的血腦障壁,這是黃蜂毒液辦不到的事。不過智人和蟑螂不同,我們對於有辦法攪亂心智的成分有奇特的興趣。蟑螂會想逃離那些扭曲腦部的成分,不過有些人願意付出高達500美金,只為了換取一劑能造成類似體驗的毒液。

相關書摘 ▶《毒特物種》:我們的免疫細胞無法辨識蛇毒,反而讓身體組織傷得更重

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hsichan | 收聽TA | 只看該作者
發表於 2021-8-16 13:21
本帖最後由 hsichan 於 2021-8-19 11:58 編輯

   謝謝版主真正精彩的文摘 ! 好像上了一堂深奧的生化、免疫學、神經科學。     這些毒物如果能應用在實際醫學應用上,實在是人類之福。
    這本書的電子本論壇早就有了:
     毒特物作者:克莉絲蒂.威爾科克斯 (繁_EPUB)

扁頭泥蜂:(https://apk.tw/thread-984833-1-1.html
身體表面擁有金屬光澤,呈青綠色。附屬肢第二肢與第三肢的腿呈紅色。(維基百科)

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alugi + 1 + 1 非常讃
legendaire + 3 + 5 您的用心發文,協助了眾多版友,貢獻價值不斐.

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 樓主| legendaire | 收聽TA | 只看該作者
發表於 2021-8-17 10:08
hsichan 發表於 2021-8-16 13:21
謝謝版主真正精彩的文摘 ! 好像上了一堂深奧的生化、免疫學、神經科學。      ...

大大感恩,感覺不錯的一本書;以後有生活相關的書籍,也希望可以在本版給個連結;多謝~

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hsichan + 2 + 2 一定會的!謝謝。

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地板
ben020 | 收聽TA | 只看該作者
發表於 2021-10-20 09:26
好精采跟很有深度的內容

真的民間高手一堆

深感佩服   謝謝您

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legendaire + 2 + 1 您的用心回復提供不錯的參考價值喔!.

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