(题图:正在交配的臭虫,体型较小的雄性在上) 臭虫真是可怜的生物。它们的大部分的时光都生活在暗无天日的床垫底下、床头板后,一周只进食一次,在它们囫囵吞食人血的时候,还必须得注意别被熟睡的主人一个翻身给压扁。雌臭虫则更可怜,在一周一次的美餐之后,酒足饭饱的雄臭虫便将它们布满细菌的生殖器插进雌虫体内——不是通过生殖道,而是直接戳破肚子!
雌虫硬壳下的一条沟槽内有一个充满免疫细胞的囊腺,雄虫的性器通过这条沟槽能够更容易地插入雌虫体内并射精。雌虫于是可以保护自己,同时不杀死精子。但是,科学家一直不确定免疫腺体具体究竟怎么发挥作用的。最近,英国谢菲尔德大学的生物学家西瓦—约西(Siva-Jothy)和他的同事有了一些新发现:雌虫进化出了一种免疫机制,以防止在交配的过程中感染。
雄性臭虫的精子会在雌虫的免疫囊腺内停留2个小时,之后才进入身体血液循环,然后钻入生殖道内与卵子结合。研究团队通过实验发现,如果精子绕过免疫囊腺进入体内的话,雌虫则容易因为细菌感染而死去。不过,臭虫一个星期才交配一次,因此西瓦猜想,母虫是在交配之前才让免疫系统预备待命,就像狗在准备吃东西之前流口水一样。
为了验证这个想法,实验团队在一组雌臭虫的身上,用沾有细菌的针头模仿雄虫,刺激它们交配,频率为一星期一次。他们假设,雌虫会很快地适应刺激,在“交配”到来之前一天左右预先激活免疫系统,分泌免疫细胞;而实验团队通过检测囊腺内某种溶菌酶的活性(这种酶能够摧毁细菌壁,从而达到免疫效果)来判断免疫系统是否工作。

在对照实验中,研究团队发现,不仅仅是实验组的臭虫,对照组的臭虫在没有针头定时刺激的情况下,也是每周激活一次免疫系统。研究团队的结论是:免疫系统的工作频率,是由进食来决定的。
研究团队通过控制臭虫的进食发现了这一奥秘。他们把雌虫再分为了两组,一组臭虫每7天固定进食一次,而另一组则没有规律,比如5天、7天、9天不等,平均下来一周一次,这些臭虫无法预测何时能够获得食物。研究人员发现,那些规律进食的臭虫的免疫系统非常规律地工作,在进食的前一天准时激活并分泌溶菌酶;而不规律进食组则不是这样,臭虫的免疫囊腺在被针头插入之后才会有反应,这太迟了。那些不规律进食的臭虫更容易因为细菌感染而死去。
在进化生物学家的眼里,这个研究结果“非常令人意外”。研究表明,“即使非常低等的生物,也能够进化出‘最优’的机制来避免感染威胁。它们在恰到好处的时间点上提高免疫水平,既不太早,也不太迟。“普朗克生物进化学研究院的曼菲尔德•米林斯基(Manfred Milinski)教授总结道。
西瓦团队正在进一步研究臭虫免疫的工作机理——臭虫是如何建立反应节律的,是否免疫系统的其它部分也会有类似的规律行为,包括”雌性臭虫如何操纵全身的免疫系统“等等。
类似的研究能够有助于人们更好地了解臭虫,知道它们的弱点,比如哪个时间段臭虫最脆弱,再有针对性地消灭之。特别是使用杀虫剂时,相关的研究报告或许能帮助我们制定策略,找准时机,一打一个准。
臭虫真的是可怜的生物……
刊物: | 《自然》网站,2011年8月22日 |
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导读者: | 李子李子短信 |
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图片来源: | Richard Naylor/University of Sheffield | nature.com |
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