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轻元素:大白鲨鼻腔中的寄生虫

一些寄生桡足类动物占据了独特的海洋领域。

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当然,你有诺贝尔奖得主,有麦克阿瑟天才奖获得者,有著名大学的终身教授,但请给我一个我这个普通人能认同的科学家。给我一个像乔治·本兹那样的人,他会卷起衬衫袖子,在任何一天,将七鳃鳗的吸盘嘴贴在额头上,让它的尾巴充当太阳镜的雨刮器。

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也许当你采取一种与传统科学格格不入的立场时,幽默感是必要的。本兹抨击生态学家。他为

疾病辩护而奋斗。特别是,他支持动物世界中最受鄙视的生物(仅次于政客)——即寄生虫。

本兹是鱼类生物学家,也是查塔努加田纳西水族馆的首席研究科学家。虽然他的主要工作是监督水族馆动物面临的健康问题,但他对保护和自然历史研究也很感兴趣。他研究过海龟、蝾螈、鸟类和淡水贻贝,专攻美国东南部本地的动物。

然而,他最喜爱的是那些生活在潮湿地区的小型水生甲壳动物,统称为桡足类。桡足类生活在咸水和淡水、冷水和热水、浅水和深水中。它们生活在沼泽和泥炭沼泽中。如果你在湖泊或海洋中游泳时曾不小心喝了一口水,很有可能你已经喝下了一两只桡足类。祝你胃口好!如果昆虫是地球上最丰富的动物,那么桡足类就是海洋中的昆虫。本兹更进一步,反其道而行之:“我喜欢通过将昆虫称为陆地上的甲壳动物来惹恼昆虫学家。”这些数量庞大的桡足类生活在海洋浮游生物中,从而构成了食物链的第一个环节,食物链始于藻类细胞,然后向上发展到查理金枪鱼、驼鹿和松鼠等生物。

本兹特别喜欢寄生桡足类(约占所有桡足类物种的20%),甚至以自己的名字命名了一种:Kroeyerina benzorum。他对那些在海洋中最臭名昭著的捕食者——鲨鱼体内和体外安家的桡足类尤其感兴趣。大量不同种类的这些小吸血鬼栖息在各种鲨鱼身上非常特定的位置:长尾鲨、大白鲨、锤头鲨和蓝鲨等。本兹发表了一个关于这些寄居在鲨鱼身上的桡足类生物的演讲,名为《大白鲨的咬噬》。

桡足类生活在鲨鱼的鱼鳍上。它们生活在鲨鱼的鳃里。本兹愉快地说,它们生活在鲨鱼的鼻子里,大概是吃鲨鱼鼻涕的。它们生活在大白鲨的牙齿之间。本兹说:“我们知道鲨鱼的下颌是从鳃进化而来的。我猜这种特殊的桡足类认为自己仍然生活在鳃里。”甚至有一种桡足类像耳环一样挂在格陵兰鲨的眼球上。听到这个,当我第一次介绍自己时,本兹在电话里告诉我,即使是我,一个受过专业训练的科学记者,也忍不住脸色发白,惊呼道:“天哪!”本兹习惯了这种突然的爆发,只是继续讲着。

除了本兹和他的寄生虫学同事,还有谁不喜欢寄生虫呢?想象一下,涉水进入某条河流,结果却有一只小血吸虫在你的腿上钻孔(这肯定会让你患上讨厌的血吸虫病),这会让任何人感到严重的恐惧。尽管现代医学可能正在尝试用吸血水蛭来清除受感染人体肢体上的腐肉,但它不会在我这位记者的肢体上进行实验。但正如本兹在我参观他的实验室时很快指出的那样,从进化的角度来看,寄生是一种明智的生存策略。此外,如果不是寄生虫,生命就不会像我们所知道的那样。

本兹不在水族馆的时候,就在他的实验室里度过,实验室离田纳西河只有很短的车程,穿过几条居民区小街。他在一栋不起眼的建筑里开辟了一些空间,这栋建筑也兼作水族馆礼品店的仓库。

“寄生虫是周围最成功的生物之一,”这位40多岁、体格健壮的前举重运动员说。从这个角度来看,可怜那些不能生活在其他动物或植物体内的愚蠢动物吧。毕竟,寄生虫的宿主提供了稳定丰富的营养供应和没有捕食者的栖息地。或者,正如本兹更简洁地指出的那样,免费的食物和住所,仔细想想,这意味着我那个长期失业的朋友鲍勃,他的不劳而获的嬉皮士思想还停留在六十年代,他并不像我想象的那么下流。

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对于桡足类来说,寄生作用尤其有效。“它们在自己的小世界里成功地生活了数百万年,”本兹说。1973年,在巴西发现了一块化石寄生桡足类,它附着在一只可以追溯到下白垩纪(1.1亿多年前)的硬骨鱼的鳃上。本兹认为桡足类生活得更早。“我经常看到看起来比那个化石原始得多的桡足类,”他说。那个化石并不令人震惊地原始,并且具有一些先进的特征,这表明桡足类的历史要追溯到更远,可能远至4亿到5亿年前。现在,这才是成功。

我们围坐在本兹实验室的桌子旁。这里是桡足类中心。一面长墙上摆满了装满腌制桡足类的广口瓶。一张小桌上放着更多桡足类样本,装在生锈的罐子里,可追溯到20世纪70年代,是一位退休的桡足类狂热爱好者遗赠给本兹的。空气中弥漫着淡淡的鱼腥味和乙醇味,来自堆放在地板上的密封塑料桶。这些桶里装着鲨鱼的碎片——主要是鼻子和鳃——本兹或他的学生最终将在他正在进行的桡足类生命周期研究中对其进行解剖。“生物学家在其栖息地研究他们感兴趣的动物,”本兹说,“所以一个研究狼的人会去黄石公园或苔原,一个研究鲸鱼的人会去海洋。我的稀树草原来到我身边,”他笑着指着那些桶。

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事实上,本兹通常会去很远的地方寻找他的样本。去年夏天,他去了澳大利亚的大堡礁捕获鲨鱼。他的一名学生在加利福尼亚湾,巴哈半岛附近采集了标本。本兹很少杀死鲨鱼。他通常会跟着其他渔网捕鱼的研究探险队,或者跟着商业渔民,他们不可避免地会在渔网中捕到鲨鱼。本兹说:“你还没活过,直到你站在一艘船颠簸湿滑的甲板上,站在一堆扑腾的、半死的、张着嘴的鲨鱼中,试图获取你的样本。”有时,运动渔民会主动为他收集桡足类。他说:“我告诉他们,紧急情况下可以用好朗姆酒或威士忌来腌制这些东西。”渔民似乎总是知道去哪里弄到这些。

我们聊天时,本兹从架子上取下玻璃罐,将玻片放在显微镜下,向我展示各种桡足类样本。有看起来像虫子一样微小的桡足类,也有看起来更像我们熟悉的甲壳类动物的较大桡足类。本兹指着一个看起来酷似达斯·维德的物种。桡足类的体型范围很广,从极小的0.02英寸长,到长达13英寸,例如鲸虱属(Pennella balaenopterae),尽管这个特定物种不是栖息在鲨鱼体内,而是栖息在长须鲸体内。在大多数寄生桡足类中,它们的两个触角之一是钩状的,以便能附着在宿主身上。下颚刮擦宿主的肉,而上颚则将食物扫入桡足类的口锥。

据估计,寄生虫占地球上所有物种的一半以上。这意味着我们剩下的另一半,除了鲍勃,都是所谓的自由生活物种。这也意味着我们所有自由生活者都充当了这些寄生虫的宿主。例如,人类——如果你正在吃饭时读到这篇文章,请稍等片刻——可以携带100多种不同的生物,简直是鞭毛虫、变形虫和纤毛虫(都是原生动物)的大杂烩;扁形虫,如绦虫和吸虫;虱子、蜱虫和跳蚤;以及线虫,主要是钩虫和蛲虫。顺便说一句,大多数线虫都很微小,但蛔虫(Ascaris lumbricoides),一种常见的人类寄生虫,可以长达一英尺甚至更长。天哪!但在你开始往喉咙里喷杀虫剂之前,请考虑一下许多寄生虫与宿主和谐共存——也就是说,它们都可以和平相处。当然,有些则携带许多致命的疾病。

那么,可怜那些疲惫不堪的鲨鱼吧,它们携带的这类害虫比人类还多。“我们认为携带寄生虫的动物是生病的,”本兹说,“但事实并非如此。”他告诉我,例如,一条蓝鲨可以携带大量的桡足类——鳍上有100只,鳃中有4000只,鼻子里有400只,本兹说,这相当于鲨鱼的鼻子一直堵塞着。此外,一条相当健康的蓝鲨可以携带大约10000条绦虫,因此成为本兹所说的“寄生虫的浮动酒店”。当然,每条绦虫都会对宿主征收本兹委婉地称之为“小额税”的东西,但非党派人士可能会将其描述为“宿主消耗”。

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本兹在研究生院期间就迷上了桡足类。尽管他最初想研究鲨鱼,但由于必须修读一门寄生虫学课程才能毕业,他的计划被改变了。结果发现,教授这门课程的寄生虫学家比本兹遇到的任何人都更了解鲨鱼。“那时我才知道,寄生虫学家必须无所不知,”他说。他们不仅需要了解他们感兴趣的动物的解剖学和系统发育,还需要了解其宿主的解剖学和系统发育。而且他们还需要了解两者的环境。

那就是他对生态学家的不满。他抱怨说,自由生活的研究人员——本兹称之为研究非寄生动物的生物学家——也应该研究整个环境,但他们没有。“我不想抱怨他们,但如果所有动物中有一半到三分之二是寄生的,那么似乎应该有一半的生态学家研究寄生虫。但他们没有。”

“这很重要,”本兹说,“因为我们所说的生物多样性大部分不是狮子、老虎和熊。而是支持所有这些大型动物的小动物。无论动物多小,它们都有寄生虫。甚至寄生虫也有寄生虫。”

此外,寄生虫可能是我们所见的自由生活动物多样性产生的重要原因。它们通过施加的“税收”影响了这种多样性。本兹不情愿地承认,寄生虫会引起疾病,有时甚至杀死它们的宿主,但这个过程无疑通过阻止某些动物传承基因而影响了物种的基因流动。搅乱和筛选宿主基因潜力的能力意味着寄生虫帮助规划了自由生活生物的进化路径。换句话说,寄生虫帮助塑造了我们所知的生物多样性。所以,寄生虫的名声不好,但它们可能不应该如此,本兹说。

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现在等一下。我不是迈克·华莱士,但即使是我也忍不住上钩了。我礼貌地问道,寄生虫的名声不好,难道不是因为它们是导致无数人死亡的寄生虫病的传播媒介吗?

本兹咧嘴一笑,像一只寄生虫缠身的柴郡猫。“当然!”他说,很高兴我提出了一个他可以轻松回答的问题。“但疾病并不是一个坏或邪恶的过程,”他说。“我们每个人都必须以某种方式死去。理想情况下,我们希望健康地活到102岁,然后平静安详地在睡梦中死去。多么懦弱和不切实际。本兹伸手去拿一个里面装着一个巨大腌制眼球的玻璃罐。“疾病是生物之间的一种对话,”他说。“它让两种生物交换想法并向前发展,它可以是一种非常非暴力的舞蹈。它不像捕食或事故,过程迅速且没有交流。像寄生虫一样,疾病是我们自然世界的重要组成部分。疾病,”他面无表情地总结道,“是一个只有真正有文化的人才能欣赏的过程。”

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我们休息吃午饭,之后本兹给我讲了我听过的最好的寄生虫学家故事。(当然,这也是我听过的唯一一个寄生虫学家故事。)这是一个真实的故事,讲的是一位刚从哈佛毕业的年轻生物学家,名叫杰瑞,他正在中美洲进行野外考察。就在那里,一只马蝇幼虫在他的头皮里扎根了。用手术刀切除是最好的治疗方法,但中美洲的外科医生供不应求。杰瑞的第二个选择是“肉疗”——马蝇幼虫通过一个类似呼吸管的呼吸孔呼吸空气。将一块牛排拍在头上,切断空气,迫使幼虫爬到牛排里,从而离开头皮。但杰瑞不想剃掉头发,所以他适应了蛆虫,一直等到他回到剑桥进行治疗,这时肿胀已经有鹅蛋大小了。在那里,毫不奇怪,他成了哈佛健康服务诊所的热门话题,但他最终拒绝了他们的服务,宁愿让大自然自行发展。果然,一天晚上在芬威公园,那只一英寸长的幼虫,大概是红袜队的球迷,从杰瑞的头皮里爬了出来。

我们回到本兹的实验室,他再次向我展示了那个巨大的腌制眼球。它属于一只格陵兰鲨,果不其然,上面垂着一只桡足类。格陵兰鲨是一种大型、行动迟缓的底层食肉动物。桡足类确实会使鲨鱼失明,但本兹认为鲨鱼已经适应了它的存在。

“格陵兰鲨生活在北极深海,可能只需要用眼睛作为光线测量器,”他说。此外,他认为悬挂的桡足类可能起到一种诱饵的作用,吸引其他鱼类,甚至是偶尔出现的海豹,然后鲨鱼就可以捕捉它们。

终于到了切开鲨鱼鼻子的时间。当本兹解剖时,我看着,我开始理解他对桡足类这种复杂小动物的敬意。当鲨鱼游动时,水进入它的鼻子,然后撞到后壁。当水反弹时,它会通过嗅觉腔,然后排出。在解释这些时,本兹挤压了他刚刚切开的一个囊;看起来像微小蠕虫的桡足类涌了出来。本兹已经确定,以一种名为长形克罗亚虫的桡足类为例,幼虫随着流入的水进入鲨鱼的嗅觉囊,然后附着在嗅觉板(一层薄薄的组织)上。像龙虾和其他甲壳动物一样,幼虫蜕皮直到成年。然后雄性会寻找雌性。交配后,雌性会移动到出水通道中一个非常特定的位置。当它们的幼虫成熟后,雌性的胚囊会破裂,新的幼虫会被送往大海。

一旦进入海洋,幼虫(大约相当于这句话末尾的句号大小)必须找到一个新的宿主——另一条鲨鱼。不是任何鲨鱼,而是与父母寄生的同一物种。本兹说,幼虫在找到宿主之前无法进食,所以时间紧迫。他推测幼虫会游到水流中的水密度边界;因为那里是猎物容易聚集的地方,所以大型捕食者会被吸引。然而,本兹说,仔细想想——一只幼虫在海洋如此浩瀚的环境中,找到正好路过的正确物种的鲨鱼,然后成功地附着在鲨鱼身上或体内正确位置的几率是多少?这令人难以置信。相比之下,我们成功地将人类送上月球似乎微不足道。

本兹对桡足类的研究也让他对鲨鱼产生了另一个理论。“我注意到,鳃和鼻腔中的桡足类群在生理和所占据的生态位上似乎密切相关,”他说。这让我想,在某个时候发生过栖息地转移。这反过来又让他提出了另一个问题:鲨鱼的鼻子是从哪里来的?本兹说,答案是它来自一个鳃。

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本兹戴着手套的手上滴着乙醇和死鲨鱼体内渗出的其他液体,他拿起一张鲨鱼鳃内部构造的图表。“看,”他说,“看到前鳃弓和后鳃弓是如何在顶部连接的吗?如果你把它们拿起来并扭转它们,你会得到什么?”他伸手去拿另一张鳃的图表,这张图表的内部结构被扭曲了。他把它放在解剖过的鲨鱼吻旁边,那股气味开始飘散,而且不怎么好闻。两者看起来大致相同。“你得到一个鼻子?”我回答道,感觉自己像个《巫师先生》里的孩子。“是不是很酷?”本兹说。

实际上,这确实很酷,本兹计划通过对鼻腔和鳃中的桡足类进行DNA分析来证明这一点。“如果我是对的,”他高兴地比划着,不小心把一些乙醇溅到了我的衬衫上,“那会给寄生虫带来更大的价值。因为我们可以利用寄生虫来研究宿主的系统发育,这使我们能够提出更大的问题。”

当我擦拭我的衬衫时,我意识到本兹的寄生虫布道将是一场艰巨的斗争。而且我不在乎他说什么,我绝不会让一只马蝇幼虫在我的头皮上安家。尽管如此,本兹还是帮助我培养了对寄生虫的敬意。鲍勃,愿你长寿繁荣。

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