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米象兔死狗烹的生存秘诀 精选

已有 5422 次阅读 2015-1-9 18:16 |系统分类:科普集锦|关键词:米象,,共生| 共生, 米象



内共生真菌能够帮助幼年米象的外骨骼快速发育(黑色个体)


说到“米象”二字,估计没多说人知道这是什么,但要说这种虫子本身,相信大多数人都曾经见过。特别是对于有生活经历的人来说,米象实在是再寻常不过的虫子了。做饭时,米口袋中爬来爬去,偷吃大米的小甲虫便是米象是也。

米象,又名米虫,有个长长的鼻子,属于鞘翅目象甲科昆虫。米象成虫会钻入谷物中掏空谷粒内部,危害米、稻、麦、玉米、高粱等粮食作物。米象每年能繁殖八九个世代,对大米、小麦和面粉储存危害极大,每年损害粮食无数。小小的米象可谓是人类生存的大敌之一。据2013年统计,中国因虫霉鼠雀灾害损失粮食便达400亿斤以上。米象无疑是其中重要的罪魁祸首之一。在古代缺乏化学药物的年代,米象防御无疑是粮食仓储最为头疼的事情之一。即便到了今日,米象依然是一个很头疼的问题。

民以食为天,粮食仓储自古以来便是天下之大命,历朝历代均极为重视。中国自夏商便建立了储存粮食的仓库,备荒备战,平粮价安黎明。可以想象,自仓库建立之始,与米象的斗争也就开始了。由于粮食要用于食用,你不可随意喷洒农药,更不能使用剧毒的药物。此外,米象由于体格较小,几乎无孔不入,繁殖速度又快,非常难以根本性防治。一些研究还发现,米象对药物的耐受性选择也很强大,抗药性在几十年内增加了十多倍,人类越来越难以对付。

一个世纪之前,科学家就发现米象体内存在一种特殊的共生真菌(Sodalis pierantonius)。 通过实验手段去除米象体内的真菌之后,米象外骨骼发育变缓,体色变黄,飞行能力和生育后代能力都变弱。由于米象对粮食巨大的破坏力,科学家对米象这种奇妙的共生能力产生了极大的兴趣。研究之初,科学家以为这或许是一种普通的共生关系。共生菌为米象提供骨骼发育的氨基酸,而米象为真菌提供良好的生存环境,免于生物免疫系统的攻击。然而,20世纪30年代,埃及科学家发现,米象一旦成熟之后(大约12天),体内真菌便神秘消失了。米象与真菌之间的共生关系远非我们传统所理解的互利共生那么简单。

 

CB封面介绍了米象能够游刃有余的处理内共生真菌的独特机制

最近看Current Biology封面文章介绍了米象这种奇特的共生生存技能。原来,米象能够游刃有余的利用微生物来提升自己的能力,而当米象自己骨头硬了之后,它便会将共生菌“杀死”,二者间形成“兔死狗烹”式的共生关系米象体内生菌能够制造两种食物中所缺的苯丙氨酸,帮助外骨骼生长,快速形成黑色外骨骼。当米象成年外骨骼长成后,米象便启动免疫系统将肠内共生菌杀死。成长之初,由于稻米之中缺乏合成骨骼所需的两种氨基酸,米象会让共生菌来帮忙,而一旦长成之后,米象便启动免疫自噬过程,将肠内和血液内的真菌杀死。并将一小部分共生菌折叠控制在特殊的组织中,“发配”到生殖系统中去,然后传给下一代,让共生菌世世代代为其服务。

米象这种“兔死狗烹”的技能颇让人不解。共生菌为何如此“乖巧”,能傻傻地忍受米象的宰割呢?为何它没有进化出另一套方法来回击米象呢?这种在生理和功能上的共生关系还比较难以理解,它既不是超级生物复合体,也不像蚂蚁或蜜蜂的社会性结构,这种共生反而有点像奴役。共生菌被米象作为奴隶,世世代代不为地主服务。但从进化的角度看,生物间的关系通常都是一种军备竞赛的关系,大家相互利用,相互制衡,在生物界几乎难寻”奴隶制度“的案列。米象与共生菌的关系具体到底如何?共生菌又如何从米象获得什么好处?它到底使的是什么反间计,还是共生菌已经被彻底奴役成为米象的一个器官,它已经不是简单的”共生菌“了,我们现在还不得而知。



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