科學人雜誌
動物行為

生吃活蟑螂

2021-04-01 卡坦尼亞(Kenneth C. Catania)
這種寄生過程宛如昆蟲界的「異形」電影, 生物學家構思實驗,拆解其中步驟。

重點提要

  1. 扁頭泥蜂是知名的擬寄生生物,專攻一種宿主:美洲蟑螂(Periplaneta americana)。嬌小的雌蜂能攻擊並操控體型大過牠的美洲蟑螂,把活生生的蟑螂變成子代的食物來源。
  2. 扁頭泥蜂癱瘓蟑螂的手法精細如麻醉科醫師,牠分泌的毒液能依序操控蟑螂神經系統的三個目標。每一針毒液都有不同作用,可使難以掌控又危險的蟑螂任其擺佈。
  3. 科學家也發現,蟑螂為了避免自己變成殭屍、讓宛如異形的扁頭泥蜂子代從自己身體裡爆出,也會像驚悚科幻故事的主角一樣十分警覺,保持「高蹺立姿」,以長滿刺的長腳反擊。


在1979年的電影「異形」中,生化人艾希(Ash)這樣形容英國導演史考特(Ridley Scott)所創造的外星怪物:「你們不了解自己面對的是什麼樣的怪物吧!完美的生物,牠的結構之完美,只有殘酷的程度可以相提並論??。我尊敬牠的純粹,牠是完全不受良心、後悔和道德動搖的存活者。」這部電影描述某種外星生物吸附在太空船諾斯托羅莫號(Nostromo)的成員臉上、植入自己的胚胎,後來破胸而出的故事,為整個世代的科幻迷提供了恐怖養份。正確說來,異形是一種「擬寄生生物」(parasitoid),和多數寄生生物(parasite)不同的是,最後會把宿主殺死。看過這部電影的人永遠無法忘記異形如何繁殖,想忘也忘不了。


艾希對爆裂宿主胸膛的擬寄生外星生物的那份敬意,近年來我也開始產生共鳴。不過請別誤會,我說的不是來自外星球的怪物,而是地球上最接近異形的生物:擬寄生的扁頭泥蜂(Ampulex compressa),牠會把美洲蟑螂(Periplaneta americana)變成殭屍,也會做比這更恐怖的事。


先提供一點背景介紹:我是神經生物學家,每年秋天在美國范德比爾特大學教授一門有關動物的腦與行為的課。我喜歡舉一些生物學裡令人毛骨悚然的例子,讓學生在學習基本神經科學時留下深刻印象。當我開始講述知名的擬寄生生物扁頭泥蜂的例子時,對這個物種產生莫大的興趣,我不得不把牠引進實驗室,好親眼目睹牠們的行為。一開始我只是簡單地拍照、錄影扁頭泥蜂的行為給班上學生看,但不知不覺間,我開始研究起這種驚人的昆蟲。在我過去幾年的實驗中,發現牠甚至比先前生物學家所知的更為驚人。至於蟑螂那一方,其實也有自己高明的對抗手法。


操控蟑螂

我到底發現了什麼事,讓我對扁頭泥蜂充滿敬意?在此之前,必須先解釋牠如何成名。每隻雌扁頭泥蜂都肩負繁衍任務,得找到能餵養新生子代的宿主。如同許多擬寄生生物,扁頭泥蜂專攻一種宿主:美洲蟑螂。即使在討厭昆蟲的人中,扁頭泥蜂也大受歡迎,畢竟敵人的敵人就是朋友。


而扁頭泥蜂高明的攻擊策略則令生物學家肅然起敬。以色列本古里昂大學的神經生物學家利伯薩特(Frederic Libersat)和同事,與美國加州大學河濱分校的毒液專家亞當斯(Michael Adams)合作進行了一連串漂亮的研究,訴說了一個仿若驚悚科幻小說的故事,一切都從一隻雌蜂找到某隻不幸的蟑螂開始。


扁頭泥蜂的攻擊策略精細到不可思議。她癱瘓宿主的手法媲美麻醉科醫師,先在蟑螂中樞神經系統中的第一胸神經節直接打一針。這顆神經節裡有著控制蟑螂前足的運動神經元。扁頭泥蜂的毒液含有γ–胺基丁酸(GABA),這種抑制性神經傳遞物會抑制運動神經元,暫時麻痺蟑螂前足。這第一步精準攻擊讓蟑螂無法保護自己的頭,以對抗雌蜂的第二次攻擊:第二針則穿過蟑螂喉部柔軟的膜而直達腦。第二劑的毒液十分陰狠,可以把蟑螂從激烈抵抗(且危險)的對手轉變為溫順的宿主,成為殭屍。


可想而知,接下來蟑螂的命運會有多悲慘。注入腦中的毒液含有神經傳遞物多巴胺(dopamine),導致蟑螂在原本應逃跑的情況下不停梳理自己的腳和觸角。此時雌蜂離開,尋找適於做為蟑螂墓穴、可把蟑螂連同一顆卵送進去的地洞。


找到合適地洞後,雌蜂回到蟑螂旁,做出看似恐怖電影中那種毫無必要的事情:她捉住蟑螂其中一根敏感的觸角,咬斷大半,只留下一根泌著血的短棒,對另一根觸角也做同樣處理,然後把這兩根短棒當做吸管飲用蟑螂血。你可以把蟑螂血想成雌蜂最愛的營養補給品,在征服劇烈掙扎的對手後補充能量和營養(我不覺得這是一時興起)。


下一步,雌蜂捉住其中一根觸角短棒向後走,把蟑螂往前拖,蟑螂就像繫著狗鍊的狗一樣乖乖跟隨。一抵達蟑螂之墓,雌蜂就把一顆小小的卵黏在蟑螂兩條中足的其中一條。然後雌蜂出來,用附近的雜物把出入口嚴密封死後離開。


請想一下這個驚人的演化行徑:要追蹤、捕捉並殺死行蹤隱蔽的獵物,對任何掠食者來說已經十分困難,然而扁頭泥蜂的挑戰更高——把活生生的獵物囚禁起來,做為自己的幼蟲未來孵化時的糧食。對於蟑螂這種善於躲避威脅又身穿盔甲的動物,雌蜂必須把毒液送到蟑螂體內兩顆微小的目標神經元。科學家從沒見過其他動物能以如此精細的方式操縱另一種動物的神經系統。不過故事還沒結束。


這麼說應該不為過:看了「異形」後,沒有人會想知道那匆匆離開諾斯托羅莫號午餐餐桌的擬寄生異形,破胸而出後會有什麼樣的命運,同樣的情況也適用於扁頭泥蜂幼蟲;研究扁頭泥蜂的生物學家,等到雌蜂把蟑螂封入墓穴後,就直接跳到片尾名單了。一般都假定幼蟲從小小的卵中孵化,找到某個柔軟之處,從那裡穿透蟑螂表皮並開始從活生生的蟑螂體內取食蟑螂臟器,之後再如異形「破胸體」般以勝利之姿冒出......


# 關鍵字:動物行為寄生蟑螂扁頭泥蜂
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