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2013-02-01細菌改變宿主行為
518 期
Author 作者
程樹德/任教陽明大學微免所
在人體體表及腸內的共生細菌,其數目號稱為人所有細胞的十倍,它所含的各種不同功能基因,更可達人基因數的百倍,在這些菌相互之間,及其與宿主間的互動,究竟對宿主有何影響?這正是近來微生物學界頗熱門的研究題目。
病原扭曲宿主的行為,以幫助病原散播出去,這對它有頗大的生存及繁殖好處,隆冬之際,人裹在厚厚的衣褲裡,只有臉部暴露在空氣中,這正式流行性感冒病毒進出孔道呢!人從空中微粒吸入病毒後,病毒就在上呼吸道上皮組織繁殖,而繁殖過後,病毒引發宿主咳嗽及打噴嚏,再把富含病毒之鼻腔黏液變成空中懸浮微粒,進而侵入下一位宿主。
狂犬病毒也很神奇,瘋狗的唾液中有很多病毒,藉由瘋狂的撕咬,唾液進入傷口中,這種病毒會順著週邊神經系統的軸突,逆向前行到中樞神經系統的細胞內,再大量繁殖,其後它的兩項行動,頗見演化巧思,一是分散到各器官去,尤其是口腔上下的三對唾液腺,讓唾液中含有大量病毒,另一巧思即為引發神經病變,讓狗瘋狂地撕咬同類或人,這兩種行為改變,促使病毒的散播。
病原菌或病毒,只佔各種動物身上細菌相之極小一部分,多細胞動物在地球史上出現的時間,不過十億年左右,而細菌及病毒早就存在三十多億年了,故在這十億年之久的互動中,必有大量有趣的情節,值得我們來發掘呢!
長期的共同演化,使動物依賴它共生細菌群,方能維持正常發育及生長,故動物得演化出一些行為,來保證後代也得到前代的共生細菌,例如母牛舔犢,同時將胃內經過反芻到舌頭的菌給幼犢,昆蟲也有腸內的細菌群,但受精卵一般並不包含細菌,昆蟲媽媽如何將她的菌,傳給後代呢?
有一種原生於中國及印度的褐色小甲蟲(Megacopta cribraria), 英文俗名叫葛蟲(Kudzu bug) 或圓臭蟲(Globular stink bug),是某些豆類(lablab bean)及葛的害蟲,雖無害於人,但它特愛白色表面,當它大大發生時,常群聚白色車子及房屋白牆上,造成些微困擾。
一個日本人細川(J. Hosokawa)所領銜的小組,發現葛蟲產卵時,同時在附近產些小囊, 內有一種共生菌(Ishikawaella capsulata),當小幼蟲初從卵殼爬出,就立刻尋找這個囊並吃下,若人特意移走這囊,小幼蟲會努力的遊逛,似是在尋找母親留下的囊,沒吃進囊的小幼蟲有何後果呢?實驗人員發現,它們生長慢,身材小且死亡率高。
葛蟲(Megacopta cribraria)(圖片來源:維基百科)
葛蟲不是社會性昆蟲,故傳遞它的腹內遺產時,不但要有做囊的行為,還要演化出傳遞給小幼蟲吃囊的動作,社會性昆蟲,指它們不但群聚生活還分工合作,甚至部份還交出生殖的權力,讓蜂王或領導者獨佔生殖權,這類昆蟲傳遞腸內菌,是否容易些?在瑞士聯邦理工學院的郭霍(Hanke Koch)就對大黃蜂(Bumblebee, Bombus terrestris)進行些研究。
先前已有學者發現,社會性蜜蜂及大黃蜂,其腸內菌種類並不多,而且有些菌,完全不曾在獨居蜂腸內存在,這就有些蹊蹺,難道這幾種菌,與其社會生活有關?
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參考資料
Ezenwa, V. O., et al. Animal Behavior and the Microbiome. Science, Vol. 338, pp. 198-199.(2012)