一種毛毛蟲的命運

特魯維特是19世紀法國一名畫家,同情共和黨人,因此在1852年路易·拿破崙發動政變後,他就移民美國。幾年後,他在波士頓郊區定居了下來,靠畫畫為生。但是他有一個發財夢,那就是靠賣當時很時髦的絲綢賺錢。他想到的,是培育美洲本土的絲蠶,用它們來生產絲。在比較了幾種蠶後,他選定了多音天蠶,在其住家的後院樹林裡繁殖了上百萬只。

蠶養多了就容易感染一種嚴重的傳染性病害——微孢子蟲病,給蠶種生產造成嚴重損失。特魯維特想到了一個預防微孢子蟲病的辦法。在19世紀60年代中葉,特魯維特回了一趟歐洲,帶了一些歐洲舞毒蛾的卵塊,在後院培育起來。他的計劃是讓舞毒蛾與多音天蠶雜交,讓多音天蠶能夠抗微孢子蟲病。這個異想天開的計劃有一個災難性的後果。在1868年或1869年的某一天,一些舞毒蛾的幼蟲逃脫逃到附近的森林。特魯維特知道後果嚴重,向一些著名昆蟲學家報告了此事。這個事故讓特魯維特從此對昆蟲學研究心灰意冷,改而從事天文學研究,發揮其繪畫才能,留下了很多精美的太空美圖。

十幾年後,舞毒蛾蟲災首次在特魯維特住家附近爆發,數量多得驚人。它們吃光了所有樹木的葉子,佔領了屋頂和道路。他的鄰居抱怨說:“我們失去了在室外活動的樂趣,只要抖一下樹,舞毒蛾就像下雨一樣落下來。”差不多這個時候,特魯維特回法國去了。到19世紀90年代,舞毒蛾已佔領了整個麻省,政府也開始了消滅它的行動。但是收效甚微。舞毒蛾以每年20公里的速度向西、向南擴展,現在已佔領了美國東部和中西部各州,成為美國林業最大的蟲害之一。當舞毒蛾蟲害爆發時,蛾子啃食樹葉的聲音響得就像下起大雨,飛舞的蛾子多得就像起了大霧,地上的毛毛蟲密密麻麻就像下雪,會讓車打滑,需要在公路上撒沙子才能行駛。

舞毒蛾當然也有天敵,比如小哺乳動物、鳥類都會捕食它們。但舞毒蛾的幼蟲有躲避天敵的辦法。白天,它們躲在樹幹縫隙裡或土壤中,到晚上時,它們再在夜色的掩護下出動,沿著樹幹往上爬,爬到樹梢啃食樹葉。但是有時也會見到有的舞毒蛾幼蟲跟發瘋似的,白天就出動,爬到樹梢啃食樹葉,然後吃著吃著,突然死了,外殼破裂,身體液化,粘液流得到處都是。

原來這些舞毒蛾幼蟲感染了一種病毒——桿狀病毒。在感染的早期,舞毒蛾幼蟲的活動正常,仍然是晝伏夜出。但是病毒在毛毛蟲體內不斷地擴增,等到病毒充滿了毛毛蟲的身體,達到了擴增的極限,需要向外擴散了,病毒就讓毛毛蟲發瘋,讓它向著樹梢爬啊爬啊。毛毛蟲死在了樹梢上,病毒分泌一種酶溶解了毛毛蟲的外殼,攜帶著大量病毒顆粒的粘液就噴射出來,擴散開去,沾到了下面的樹葉上,別的毛毛蟲吃到了沾著病毒顆粒的樹葉,就被感染上,開始了新的循環。原來的毛毛蟲爬得越高,病毒擴散的範圍越廣,能感染的毛毛蟲就越多。

被感染的毛毛蟲成了病毒控制下的殭屍。這顯然是自然選擇的結果:那些能讓毛毛蟲發了瘋往高處爬的病毒,在擴散時有機會感染更多的毛毛蟲,能留下更多的後代,漸漸地只剩下了這種病毒。那麼病毒是怎麼做到控制毛毛蟲的行為為自己服務的呢?答案是出乎意料的簡單。病毒只需用到一個叫egt基因,這種基因生產的蛋白質能夠讓毛毛蟲中的羥基蛻皮酮失去活性。羥基蛻皮酮顧名思義是一種與毛毛蟲的蛻皮有關的激素,毛毛蟲一生中要蛻皮幾次,準備蛻皮時會停止進食並躲在樹下。但是一旦羥基蛻皮酮失去活性,毛毛蟲表現出的是相反的行為,爬到樹梢,不斷地進食直到死去。如果把桿狀病毒中的egt去掉,羥基蛻皮酮的活性不受影響,感染了這種病毒的毛毛蟲還是會死,但不是死於樹上,而是死於樹下。基因能讓它的載體——生物體——表現出某種性狀,例如花的顏色、血型,這叫做表現型。英國生物學家理查德·道金斯在1982年提出,表現型不應該只侷限於攜帶某個基因的生物體的性狀,而應該延伸到周圍的環境或其他生物。基因如果能讓周圍的環境或其他生物也表現出某種特徵,也應該將其歸為表現型,叫做延伸表現型。例如病毒的基因控制宿主的行為讓其為病毒的繁衍服務,就是一種延伸表現型。類似的現象發現了不少,但是究竟是哪個基因在控制,則都不清楚。桿狀病毒的egt基因是第一個被鑑定出具有延伸表現型的具體基因。

這個發現還具有實用價值。你可能已想到,可以用桿狀病毒做生物農藥來消滅舞毒蛾。的確,這是美國林業部門控制舞毒蛾災害的重要方法。但是這個方法有個缺陷:作用太慢,毛毛蟲從感染病毒到死亡要較長的時間。現在知道了是哪個病毒基因在控制毛毛蟲的行為,也許就可以通過遺傳工程的方法來增強病毒的毒性。


分享到:


相關文章: