宿主对抗寄生虫的进化策略

来源 :大众科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whj0631
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  争夺宿主的营养、损伤宿主的组织和器官、“制造”有害有毒物质,有些寄生虫甚至能够操控宿主的行为。比如刚地弓形虫。为了提高繁殖成功率、实现更广泛的传播,刚地弓形虫会以老鼠为媒介,在其杏仁核中诱导表观遗传变化,从而降低了老鼠对猫的恐惧,使得刚地弓形虫更容易进入猫的体内,因为猫是唯一能支持其繁衍的宿主。
  还比如狂犬病。狂犬病会增加传染性唾液的产生,并引起宿主对水的厌恶,然后引发宿主发动暴力攻击。此外,许多性传播病原体被认为可以操纵宿主的性行为。
  “道高一尺魔高一丈”,这些寄生虫的存在对宿主危害极大。不过,人类也在积极应对来自寄生虫的挑战。美国新墨西哥大学心理学家马可·德尔吉迪斯认为,人类进化出了四种对抗脑操纵寄生虫的对策,比如限制进入大脑、增加操纵成本、增加信令复杂性以及增加鲁棒性。同时,德尔吉迪斯也提出寄生虫对这些对策的反应。
  限制进入大脑:对于高等生物而言,将寄生虫排除在中枢神经系统之外是最基本的能力。作为物理和化学安全的保护层,大脑保护屏障形成了大脑安全的第一道防线。对此,寄生虫进化出了从大脑外部操纵宿主行为的其他能力:有些寄生虫产生可改变行为的物质,如多巴胺,并将其释放到血液中;有些寄生虫可操纵荷尔蒙的分泌;还有则是通过激活特定的免疫反应来操纵宿主。
  增加操纵成本:有些寄生虫通过释放某些神经化学物质来改变宿主的行为。作为防御对策,宿主可以通过增加诱导这种反应所需的特定神经化学物质数量来应对,从而增加寄生虫的代谢成本。由于宿主的体型通常要大得多,这种增加的成本对宿主来说可以忽略不计,但对要产生足够神经活性物质的寄生虫来说,却会造成沉重负担。
  德尔吉迪斯表示:“如今寄生蟲操控宿主大都通过间接形式进行,选择增加信号传递的成本在很久以前(大脑进化早期阶段)已经达到顶峰。矛盾的地方在于,如果这些对策如此有效,以至于迫使大多数寄生虫采取间接策略,它们很快就会变得过时,最终没有任何净成本好处。如果真是这样的话,它们可能在不断提高效率的压力下被淘汰。”
  增加信号复杂性:中枢神经系统利用神经活性物质作为神经元、大脑网络以及大脑和其他器官之间的内部信号。寄生虫可以通过产生压制性的信号来劫持这些通路,从而改变宿主行为,或者正如德尔吉迪斯所指出的那样,破坏现有的信号。不过,这需要破坏宿主的内部信号代码。

  对于寄生虫来说,越复杂的信号编码越难破解。这种复杂性增加包括需要不同神经化学物质联合发挥作用,或在特定的时间脉冲中释放神经活性物质。扩展传输分子及其结合受体机制也增加了复杂性,更精细的内部信号增加了寄生虫破解信号代码所需的时间。
  从适应性的角度来看,这可能会迫使寄生虫寻找其他的操纵方法。然而,不断增加的复杂性也提高了宿主的代谢成本。此外,增加某个系统的复杂性“往往会产生新的脆弱点”,这可能会被适应性更强的寄生虫所利用。
  提高稳健性:提高系统的稳健性也就相当于对损害进行控制。高等生物倾向于以能够维持正常行为功能的方式进化,即使在受到寄生虫攻击时也是如此。德尔吉迪斯讨论了许多被动和主动提高稳健性的宿主策略,包括系统的冗余和模块化、所谓的领结网络架构、反馈调节系统以及对非特异性线索监测等。
  在很大程度上,稳健性适应可能会排除固定的生理调整,而倾向于发展“由寄生感染触发的塑性反应”。原因是,如果大脑的生理和行为在病原体存在的情况下适应得最好,那么病原体缺失就会导致非最佳行为,甚至降低存活率。
  考虑到上述所讨论的进化机制,德尔吉迪斯建议研究宿主-寄生虫的相互作用,这可能有助于进一步促进神经科学和精神药理学的研究。在精神药理学中,使用精神活性药物治疗精神症状,实际上就是试图通过药理学手段改变患者行为,这也是控制欲强的寄生虫所做的。标准的药物治疗可能会在不知不觉中模仿寄生虫的攻击,并引发专门的防御反应,从而帮助治愈精神疾病。(编辑/任伟)
其他文献
据央视报道,在四川省宜宾市长宁6.0地震发生后,成都城区提前发出了地震预警。那么,什么是地震预警?地震预警和地震预报是一回事吗?什么是地震预警"地震预警"是指在大地震发生以后,请注意是"地震发生以后",在发生地震附近的地震监测台站检测到地震,马上发出警报:"我这里地震了!",从而使距离地震较远的地方在破坏性地震波还没有到达之前可以避险和逃生。地震是地壳岩石断裂在极短时间内释放出大量能量的结果,这种
目的探讨肿瘤患者外周血象中性粒细胞与淋巴细胞数比值(NLR)对肿瘤并发病原菌感染的诊断价值。方法回顾分析中科院合肥物质研究院肿瘤医院2014年4月至2016年1月收治的43例伴
采用文献资料法、访问调查法、问卷调查法、数理统计法对广东高校毕业生体质健康状况与高校体育健康教育的关联性进行研究分析。研究表明:当前广东高校实施的体育健康教育对提
谈谈中专的广告教学李晓红广告对社会的发展是实用的,那么我们为培养实用型人才而进行广告教学也是必须的。广告涉及到多种学科,如美学、艺术、文学、心理学、经济学、市场学、
襄垣县科教兴农有实效李官和,连跃平在深化教育改革、完善教育目标责任制中,襄垣县坚持教育为发展农村经济、培养新型农民服务的思想,积极转化教育机制,真正把教书育人纳入了振兴
研究集美区机关工作人员体质健康状况及对策。实验法、调查法和数据统计法。结果表明:超重和肥胖现象严重;呼吸机能较差,男性更加明显;身体柔韧性和平衡能力均需加强。结论:集
我们为什么要去月球背面?人类历史上的"第一次"月球背面之旅将会为我们带来什么?2019年1月3日,中国研制的嫦娥四号探测器成功降落在月球背面,实现了人类历史上与月球背面的第一次"亲密接触"。我们都知道,由于地球自转和公转的特点,月球只有一面永远对着地球,即正面,另一面则称之为背
辣为什么是痛觉?  要解答这个问题,我们首先要知道,味觉是什么?我们味蕾上存在的味觉细胞,感受到味道的刺激和嗅觉一起在大脑中合成了我们的味觉。从味觉的生理角度分类,只有四种基本味觉:酸、甜、苦、咸,他们是食物直接刺激味蕾产生的。  每种基本味觉都能找到与之对应的能感受其刺激的感应器,到了2015年,美国的科学家确认出“肥味”。  而“辣”的产生机制,与上面五种基本味觉产生机制完全不同。它是食物成分
对“和平”与“发展”问题的高度重视,是我们党的一贯战略传承。早在20世纪80年代,邓小平就曾围绕这一问题进行过长期观察和深入分析。他的这一观察与分析,集中体现在《和平和发
近日,“2017腾讯媒体+峰会”发布的《2017中国新媒体趋势报告》表明:57.2%的用户通常在家里的床上用手机看新闻,在各种场景中占比最高。睡觉场所变成阅读场所,移动互联网、全天候的