2013年4月1日

寄生及被寄生的智慧

打不死的蟑螂也會被致命天敵寄生,雌果蠅出奇招力抗天敵寄生蜂,在自
然界中寄生與被寄生的關係是充滿巧思的演化。


 作者/程樹德(任教陽明大學微免所)

人對蟑螂既敬又畏,暱稱為小強,在四種喜歡侵入人居的蟑螂中,美國蟑螂是最大的,可長達三公分,它在黑暗中振翅而飛,劈劈啪啪的急響,確可嚇昏某些纖細的人。又據稱牠可以一個月不喝水,三個月不進食,仍能存活,性喜溫暖環境,但也能撐過偶而結冰的零下氣溫,故凡有人居處,就可能有牠,而且難以根絕。

科學家曾設想,利用蟑螂的寄生蟲或天敵來對付。居家的蜈蚣能有效吃掉蟑螂,算是最佳天敵,可惜人怕蜈蚣,有甚於小強,不太可能請到家中捉拿蟑螂。有一種屬於瘦蜂科(Evaniidae)的蜂類,專攻擊蟑螂卵囊,可截斷它繁殖之途徑,另一種蜂類(Ampulicidae)
俗稱「蟑螂蜂」,則攻擊成蟲或幼蟲,是典型的寄生蜂(Parasitoid wasp)。

蟑螂蜂是細腰蜂的一個科,約有170 個種,主要棲息於熱帶,有長顎部,頭胸間內縮,就像一個細頸子;胸部有深溝,腹部中縮而似細腰;整體像螞蟻,有幾種外罩呈綠或藍色金屬光澤很是耀眼,叫翡翠或寶石蟑螂蜂。蟑螂蜂專逮小強當牠子女的食物,首先一針叮入蟑螂胸部內神經節上,使牠麻痺二至五分鐘,趁這段時間,蜂第二針刺入蟑螂腦,破壞了其逃避反應,故蟑螂雖能動,但不會逃跑,只能任由寄生蜂擺布,蜂就用口器剪一小段觸鬚下來,喝了些體液,頗有笑談渴飲匈奴血之氣概,接著抓住觸鬚,以倒退著走的方式,將蟑螂拖入預先備好的洞內。

入洞後,蜂在蟑螂的胸足腳關節上產下一卵,待幼蟲孵出後,幼蟲就在蟑螂胸表皮上鑽個小孔,並吸吮滲出的體液。約莫七天後,幼蟲略大些,便鑽進蟑體內,逐漸將之吃成一個空殼。此時蜂幼蟲吐絲成繭、成蛹,再破蛹而出成蜂,整段發育約需六週時間,小強受這樣凌遲而死,連人類也會寄予同情呢!

但若從蜂的眼光來看,在這漫長發育及變態時期,蟑體表面及體內(氣管及腸道內)一定有大堆細菌,會提早讓組織腐爛,或以昆蟲病原菌之姿,趁蜂幼蟲較脆弱,攻擊及殺死幼蟲,予以分解食用,所以蜂幼蟲為了生存和保持食物新鮮,是否也出奇招來對付小強體表及體內的菌呢?

德國瑞根士堡大學的八人團隊,以赫茲那(Gudrun Herzner)為首,就想到這個問題,進而尋找蜂幼蟲是否分泌抗菌物質。

他們的策略簡單,但不乏巧思,首先即從體表裡尋找常在的細菌,有一種粉紅色菌落極常見,他們就予以純化,抽取其核酸後,訂出其一小段核醣體核苷酸(16S rRNA)的序列,知道它是黏質沙雷氏桿菌(Serratia marcesens )。這種革蘭氏陰性菌有鞭毛可運動,能產生磚紅色的色素,存在人的食物、水或土中,引起人類肺部、尿道及燒傷處發炎的伺機性感染,而且抗藥能力很高強。

其次,赫茲那等人觀察蜂幼蟲在蟑螂體內的行為,他在蟑的腹皮上開了小洞,並蓋上玻璃片,一方面防水氣及汙染進出,一方面窺視小幼蟲的動作,小幼蟲居然從口器吐出小水滴狀液體於蟑螂器官上,並予抹勻,有些水滴還直接附著玻片上。赫茲那收集這些小水滴,用氣相色層分析兼質譜分析儀,看其中化合物成分,是否異於蟑及蜂的皮膚碳氫化合物,他們發現,新奇的化合物,居然有九種!

其中最豐富的碳氫化合物是一種異香豆素(Isocoumarin) 的衍生物, 叫咪連(mellein),豆香素是肉桂、黃豆芽、草莓、櫻桃等含有的天然香料,醫療上當抗凝血的藥;另一種化合物是十八碳的內脂,叫微內脂(Micromolide)。赫茲那取這兩種化合物,測量它們抗菌活性,以剛剛分離的沙雷氏桿菌,當革蘭氏陰性菌代表,以惠氏葡萄球菌(Staphylococus hyicus )為革蘭氏陽性菌代表。【更詳細的內容,請參閱第520期科學月刊】

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