过河拆桥?虫子也会
2014/9/23 果壳网

     在人类权谋斗争的历史长河中,卸磨杀驴、过河拆桥的事件屡见不鲜。然而,这种行为却并不是人类的专利——近日,来自法国里昂大学的奥雷利安·维涅隆(Aurélien Vigneron)及其团队发现,米象(Sitophilus oryzae)能利用共生细菌Sodalis pierantonius帮助其制造外骨骼,功成之后却将其尽数杀灭。相关论文发表在最新一期的《当代生物学》(Current Biology)上。

    

     米象体内中存在着一种奇特的共生关系。共生菌Sodalis pierantonius居住在幼年米象的一个特殊器官“细菌体”中,该器官被安置在肠道中部;而当米象成年之后,这个器官却从它体内消失了。为了解开这一现象背后的秘密,维涅隆对米象各个生长时期的共生菌数目进行了检测,结果意外地发现:在米象破蛹成为成虫后的6天时间内,共生菌迅速扩增。然而此后,共生菌数量却开始减少,至第14天时,已完全消失。

     短短2周内,共生菌数由盛转衰,直至消亡,这是为什么呢?维涅隆首先进行了细胞凋亡和自噬检测,结果发现,共生菌的逐渐减少是因为米象启动了凋亡和自噬程序,对S. Pierantonius“痛下杀手”。这意味着,这种共生菌的存在与否,完全由米象所主导——它们能根据自己的需要,灵活地调节体内共生菌的“负载”。利用凋亡和自噬过程有序地杀灭共生菌,能够保证其他组织和器官不受感染。而对共生菌残骸进行回收,亦有可能帮助米象收回其扩增共生菌所消耗的“成本”。米象的手段之强,可见一斑。

     接下来,维涅隆将正常的米象与切除了细菌体的米象同步饲养,观察其在这两周内发育情况的差别。结果显示,正常的个体体表颜色更深,其表皮的角质层也更厚。这意味着,共生菌可能在米象制造外骨骼角质层的过程中发挥重要的推进作用。值得一提的是,角质层的合成和染色过程需要二羟苯丙氨酸(DOPA)作为前体,该前体可由酪氨酸或是苯丙氨酸合成——这两种氨基酸是米象的主要食物大米所难以提供的,但却是共生菌S. Pierantonius的拿手好戏。

     26日龄的米象成虫表皮颜色对比。左:正常的米象;右:去除共生菌的米象。

     至此,米象扩增共生菌的意图已经呼之欲出:为了帮助其迅速制造角质层,米象需要共生菌提供大量的酪氨酸和苯丙氨酸作为原材料。维涅隆利用液相色谱技术检测了正常米象和无共生菌米象的DOPA、酪氨酸、苯丙氨酸在这两周内的变化情况,也印证了这一结论。他又将两种米象分别放置在高温和干燥的环境下,结果发现没有共生菌的米象死亡率更高——这意味着在米象刚刚蜕皮时的脆弱阶段,正是共生菌帮助米象迅速制造角质层,度过了这个危险期。结果,“可以共患难而不能共富贵”的米象,在共生菌失去存在意义之后,却选择了“狡兔死而走狗烹”,不禁让人唏嘘。

     共生菌至此就全部消亡了吗?其实不然。共生菌只是在肠道的细菌体中消失,但是雌米象却将共生菌寄存在自己的卵细胞中,来传递给下一代。借助这样的方法,米象不但“烹其走狗”,还使走狗的后代永远地为自己的后代服务,子子孙孙无穷尽也。

     米象,区区一“不可语冰之夏虫”,其寿不及半载,其长不及粒米,缘何能有如此的手段和心机?或许,这一切最初只源自一只心狠手辣的厚黑学宗师祖先,而如今的米象们已经把共生菌当做自己的一个器官,如儿童换牙、蝌蚪断尾般平常视之;亦或许,是共生菌S. Pierantonius委曲求全,虽然被米象所豢养奴役,却也借此保持了物种的稳定延续。整个大自然的生存智慧,可能也正如人类的小圈子一样,有兄弟齐心,亦有欺诈背叛;有相濡以沫,亦有始乱终弃。小小的米象,肉眼无法观察的共生菌,也能带给我们一份别样的精彩。(编辑:Calo)

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