本文最初由 Grist 发布。在此处注册 Grist 的 每周简报。
概念验证是一个视频系列,重点介绍了一些环境中最出人意料的研究背后的科学和科学家。
切尔西·伍德小时候,常常在长岛的海岸边收集丽 snail。
“我以前会把它们从岩石上摘下来,放进桶里,当作宠物养,然后再把它们放生,”伍德说。“我对这个物种非常了解。”
直到很多年后,伍德才知道那些丽 snail 里面充满了寄生虫。
“在某些种群中,100% 的丽 snail 都被感染了,其中 50% 的生物量是寄生虫,”伍德说。“所以,我小时候桶里的丽 snail 实际上并不是丽 snail。它们基本上是被吸虫 [寄生虫] 占据了丽 snail 的身体,为它们自己服务。这让我大吃一惊。”
伍德现在是华盛顿大学的寄生虫生态学家,她有时将寄生虫称为“傀儡大师”,在很多情况下,这并非夸大其词。例如,有些寄生虫可以控制宿主的思想,让老鼠去寻找猫尿的气味。另一些则可以改变宿主的形态,在物理上改变它们,使其看起来像食物。它们的连锁反应可以重塑整个景观。
几个世纪以来,人们一直将寄生虫视为大自然的恶棍。它们常常感染人类和牲畜。事实上,根据定义,寄生虫对宿主有害,但今天,越来越多的科学家开始将寄生虫视为一种有益的力量。
“我认为没有人天生就是寄生虫学家。没有人从小就想研究蠕虫,”伍德说。“我喜欢说,在某个时候,它们钻进了我的皮肤。我爱上了它们。我不敢相信我 đã học 到了这么多生物学知识,却从未有人告诉我,寄生虫是极其多样化、无处不在的。”
在一个阴沉的八月早晨,伍德带我去了华盛顿州的蒂特洛海滩,那里是她团队的研究地点之一。早在 20 世纪 60 年代,伍德的一位研究导师就曾在这里采集过海滨蟹的样本。当时,该地区工业化程度很高,污染严重。但当包括伍德在内的研究人员在半个世纪后回来采集样本时,海滩已经发生了变化。水更干净了,海滨鸟类也回来了,但这并不是唯一的积极迹象:海滨蟹现在体内充满了吸虫,这是一种寄生在蟹和鸟之间的寄生虫。
伍德解释说,这些寄生虫是当地海滨鸟类状况良好的标志。
随着科学家们对寄生虫了解得越来越多,一些人认为许多生态系统实际上需要它们才能繁荣发展。“寄生虫是风向标,”她说。“所以,如果寄生虫在那里,你就知道其他的宿主也在那里。从这个意义上说,它们标志着生态系统的健康。”
为了理解这个反直觉的想法,我们不妨看看另一类动物,人们曾经非常讨厌它们:捕食者。
多年来,许多社区都将捕食者视为一种害兽。猎人被鼓励杀死狼、熊、郊狼和美洲狮,以保护自己和他们的财产。但最终,人们开始注意到一些严重的后果。在黄石国家公园,这种现象尤为明显。
20 世纪 20 年代,黄石公园的灰狼被系统性地消灭了。但一旦狼的数量从公园中消失,麋鹿的数量就开始不受控制地增长。最终,成群的麋鹿在溪流和河流附近过度放牧,驱赶了包括本地河狸在内的动物。没有河狸筑坝,池塘就消失了,水位也下降了。很快,整个景观都改变了。
20 世纪 90 年代,黄石公园改变了政策,重新引入了灰狼。“当这些狼回来时,就像一股绿色的浪潮席卷了黄石公园,”伍德说。这个故事成为了生态学中具有代表性的寓言:捕食者不仅仅是杀手。它们实际上维持着整个生态系统的运转。
“我认为捕食者生态学和寄生虫生态学之间有很多相似之处,”伍德说。
就像黄石公园的灰狼一样,科学家们才刚刚开始认识到寄生虫对生态系统产生的深远影响。
例如,以铁线虫(一种寄生蠕虫)与溪水水质之间的关系为例。这些蠕虫在水中出生,但在陆地上寄生在昆虫体内,如蟋蟀或蜘蛛。
在生命的最后阶段,铁线虫需要回到水中繁殖。它们没有自己去进行危险的旅程,而是通过诱导“水驱”,也就是宿主昆虫将自己浸入水中的冲动,来欺骗受感染的宿主带它们回去。昆虫会爬到水边,犹豫片刻,然后跳下去——虽然这是它自己的死亡,但却造福了这种寄生虫。
故事并没有就此结束。在某种程度上,整个溪流生态系统都依赖于一条蠕虫试图搭便车回到水中。鱼类会吃掉那些跳入水中的昆虫。事实上,一种濒危的鳟鱼的食物来源中有 60% 完全来自于这些受感染的昆虫。“所以,本质上,这种寄生虫正在养活这个濒危的鳟鱼种群,”伍德说。
由于饥饿的鱼类带来的威胁减少,溪流中的本土昆虫得以繁衍,吞食更多的藻类,从而使溪水保持清澈。
寄生虫约占动物界的 40%。然而,科学家们对全球数百万种寄生虫知之甚少。科学家们花费大量时间研究的主要寄生虫是那些感染农场动物、宠物和人类的寄生虫。
许多这些令人担忧的寄生虫,如蜱虫或引起瓦莱热病的寄生真菌,预计会因气候变化而增加。但没有人真正知道气候变化对寄生虫的广泛影响——或者任何寄生虫的重大变化会如何重塑世界。“普遍的看法是,感染正在上升,寄生虫和其他传染性生物比以前更普遍,”伍德说。“至少对于野生动物寄生虫来说,没有长期数据告诉我们我们的这种感觉是否真实,”伍德说。“我们不得不发明一种方法来获取这些数据,”伍德说。
伍德有一个非传统的想法,要去哪里寻找:一座博物馆地下室里收藏的保存完好的鱼类。
华盛顿大学鱼类收藏馆收藏了超过 1200 万份保存的鱼类样本,最早可追溯到 19 世纪。但收藏架上的数千个罐子里还包含着别的东西:所有生活在这些鱼类样本中的寄生虫。
“我们曾经储藏起来,100 年后又取出来的博物馆标本,发现了太多东西,”伍德说。“当你打开一条百年前的鱼时,你就能从中窥见历史,这真是太了不起了。这是我们了解百年前海洋寄生虫状况的唯一途径。”
伍德和她的团队花了两年多的时间打开罐子,并用手术解剖出里面的寄生虫。在显微镜下,他们识别并计数了寄生虫,然后将所有东西放回原处以供将来研究。最终,他们发现了超过 17,000 条寄生虫。
研究人员在观察鱼类中发现的寄生虫数量随时间的变化,发现有输有赢,但有一大类寄生虫明显在减少:复杂寄生虫,那些需要几种不同宿主物种才能生存的寄生虫。该团队发现,这类寄生虫每十年平均下降 10%。
在伍德的调查中,只有一个因素可以完美地解释寄生虫的下降:不是化学物质或过度捕捞。是气候变化。这很有道理:复杂寄生虫只有在所有这些宿主物种都存在的情况下才能生存。如果只有一个宿主物种消失呢?“游戏结束。对那种寄生虫来说就是这样了,”伍德说。“这就是为什么我们认为这些具有复杂生命周期的寄生虫如此脆弱:因为事物在变化,而且失败的点越多,就越有可能失败。”
伍德说,在这项研究之前,研究人员根本不知道气候变化正在消灭这一重要类别的寄生虫。
“这可能是一种附带影响,”她说。“我们甚至不了解世界上有多少寄生虫,更不用说目前寄生虫生物多样性丧失的规模了。但初步迹象表明,寄生虫至少与它们的宿主一样脆弱,甚至可能更脆弱。”
伍德说,人们了解寄生虫在自然界中扮演着巨大而复杂的作用非常重要,如果我们忽视看不见的东西,就有可能错过理解世界如何真正运作的机会。“我们都有对寄生虫的本能厌恶,对吧?我们吃药,我们使用化学品,我们喷洒,”伍德说。“我们的论点是,寄生虫只是物种。它们是生物多样性的一部分,它们在生态系统中扮演着我们所依赖的非常重要的角色。”
这篇文章最初发表在 Grist,网址是 https://grist.org/video/parasite-climate-change-ecosystem-health-science/。
Grist 是一个非营利性、独立媒体组织,致力于讲述气候解决方案和公正未来的故事。了解更多请访问 Grist.org