一种毛毛虫的命运

  ・方舟子・

  特鲁维特是19世纪法国一名画家,同情共和党人,因此在1852年路易・拿破仑发动政变后,他就移民美国。几年后,他在波士顿郊区定居了下来,靠画画为生。但是他有一个发财梦,那就是靠卖当时很时髦的丝绸赚钱。他想到的,是培育美洲本土的丝蚕,用它们来生产丝。在比较了几种蚕后,他选定了多音天蚕,在其住家的后院树林里繁殖了上百万只。

  蚕养多了就容易感染一种严重的传染性病害――微孢子虫病,给蚕种生产造成严重损失。特鲁维特想到了一个预防微孢子虫病的办法。在19世纪60年代中叶,特鲁维特回了一趟欧洲,带了一些欧洲舞毒蛾的卵块,在后院培育起来。他的计划是让舞毒蛾与多音天蚕杂交,让多音天蚕能够抗微孢子虫病。这个异想天开的计划有一个灾难性的后果。在1868年或1869年的某一天,一些舞毒蛾的幼虫逃脱逃到附近的森林。特鲁维特知道后果严重,向一些著名昆虫学家报告了此事。这个事故让特鲁维特从此对昆虫学研究心灰意冷,改而从事天文学研究,发挥其绘画才能,留下了很多精美的太空美图。

  十几年后,舞毒蛾虫灾首次在特鲁维特住家附近爆发,数量多得惊人。它们吃光了所有树木的叶子,占领了屋顶和道路。他的邻居抱怨说:“我们失去了在室外活动的乐趣,只要抖一下树,舞毒蛾就像下雨一样落下来。”差不多这个时候,特鲁维特回法国去了。到19世纪90年代,舞毒蛾已占领了整个麻省,政府也开始了消灭它的行动。但是收效甚微。舞毒蛾以每年20公里的速度向西、向南扩展,现在已占领了美国东部和中西部各州,成为美国林业最大的虫害之一。当舞毒蛾虫害爆发时,蛾子啃食树叶的声音响得就像下起大雨,飞舞的蛾子多得就像起了大雾,地上的毛毛虫密密麻麻就像下雪,会让车打滑,需要在公路上撒沙子才能行驶。

  舞毒蛾当然也有天敌,比如小哺乳动物、鸟类都会捕食它们。但舞毒蛾的幼虫有躲避天敌的办法。白天,它们躲在树干缝隙里或土壤中,到晚上时,它们再在夜色的掩护下出动,沿着树干往上爬,爬到树梢啃食树叶。但是有时也会见到有的舞毒蛾幼虫跟发疯似的,白天就出动,爬到树梢啃食树叶,然后吃着吃着,突然死了,外壳破裂,身体液化,粘液流得到处都是。

  原来这些舞毒蛾幼虫感染了一种病毒――杆状病毒。在感染的早期,舞毒蛾幼虫的活动正常,仍然是昼伏夜出。但是病毒在毛毛虫体内不断地扩增,等到病毒充满了毛毛虫的身体,达到了扩增的极限,需要向外扩散了,病毒就让毛毛虫发疯,让它向着树梢爬啊爬啊。毛毛虫死在了树梢上,病毒分泌一种酶溶解了毛毛虫的外壳,携带着大量病毒颗粒的粘液就喷射出来,扩散开去,沾到了下面的树叶上,别的毛毛虫吃到了沾着病毒颗粒的树叶,就被感染上,开始了新的循环。原来的毛毛虫爬得越高,病毒扩散的范围越广,能感染的毛毛虫就越多。

  被感染的毛毛虫成了病毒控制下的僵尸。这显然是自然选择的结果:那些能让毛毛虫发了疯往高处爬的病毒,在扩散时有机会感染更多的毛毛虫,能留下更多的后代,渐渐地只剩下了这种病毒。那么病毒是怎么做到控制毛毛虫的行为为自己服务的呢?答案是出乎意料的简单。病毒只需用到一个叫egt基因,这种基因生产的蛋白质能够让毛毛虫中的羟基蜕皮酮失去活性。羟基蜕皮酮顾名思义是一种与毛毛虫的蜕皮有关的激素,毛毛虫一生中要蜕皮几次,准备蜕皮时会停止进食并躲在树下。但是一旦羟基蜕皮酮失去活性,毛毛虫表现出的是相反的行为,爬到树梢,不断地进食直到死去。如果把杆状病毒中的egt去掉,羟基蜕皮酮的活性不受影响,感染了这种病毒的毛毛虫还是会死,但不是死于树上,而是死于树下。

  基因能让它的载体――生物体――表现出某种性状,例如花的颜色、血型,这叫做表现型。英国生物学家理查德・道金斯在1982年提出,表现型不应该只局限于携带某个基因的生物体的性状,而应该延伸到周围的环境或其他生物。基因如果能让周围的环境或其他生物也表现出某种特征,也应该将其归为表现型,叫做延伸表现型。例如病毒的基因控制宿主的行为让其为病毒的繁衍服务,就是一种延伸表现型。类似的现象发现了不少,但是究竟是哪个基因在控制,则都不清楚。杆状病毒的egt基因是第一个被鉴定出具有延伸表现型的具体基因。

  这个发现还具有实用价值。你可能已想到,可以用杆状病毒做生物农药来消灭舞毒蛾。的确,这是美国林业部门控制舞毒蛾灾害的重要方法。但是这个方法有个缺陷:作用太慢,毛毛虫从感染病毒到死亡要较长的时间。现在知道了是哪个病毒基因在控制毛毛虫的行为,也许就可以通过遗传工程的方法来增强病毒的毒性。

2013.12.18

(《新华每日电讯》2013.12.21)

(XYS20131223)

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