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動物們沒有抗生素,是如何應付感染的?

在我們提高對疾病的治療水平之前,其他物種就已經進化出可以保護他們免遭疾病侵襲的能力。它們是如何做到的?


人類在不斷地與疾病作鬥爭。我們用抗生素與細菌對抗,用疫苗來預防病毒的侵襲。在非常多的情況下,我們都會使用抗菌肥皂,還有洗手液,來避免患病。寄生蟲對我們的威脅自古就有了,而且其威力並不亞於肉食動物、乾旱和饑荒。


當然,其他物種面臨著相似的威脅,而我們每天提醒自己寄生蟲所具備的毀滅性的影響。許多袋獾正面臨著面部腫瘤的流行,這是一種由寄生蟲導致的癌症(癌症並非完全由細胞自發變異形成,也可由細菌或病毒感染導致)。由蛙壺菌導致的壺菌病已經在世界上1/3的青蛙群體中流行。在澳大利亞的一些地方,90%的考拉感染了衣原體,這是一種由沙眼衣原體導致的性傳播疾病。

在人類使用藥物之前,動物們就已經進化出讓他們遠離感染和疾病的機制,這具有巨大的意義。那這些動物們形成了怎樣的防禦機制?


動物們沒有抗生素,是如何應付感染的?


年幼的鮭魚還沒有強壯到能應付鮭魚虱(salmon louse)和海虱(sea louse),在傷口被這些寄生蟲感染後可能會死亡。這種寄生蟲是一種小的橈足類甲殼類生物,它和其他種類的浮游生物在海上漂來漂去。在2007年的智利,野生海虱在人工養殖的鮭魚和鱒魚種群中傳播了一種叫「傳播性鮭魚貧血」的疾病。


但是鮭魚以及別的一些可能被海虱感染的生物會與其他種類的生物互利共生:小型魚會吃掉它們皮膚上的海虱。在野外或是水族館,人們早就知道鋸隆頭魚(corkwing wrasse)、巴蘭瀨魚(ballan wrasse)、杜鵑蘇眉魚(cuckoo wrasse)、嬌扁隆頭魚(goldsinny)還有rock cook魚扮演著清潔員的角色。這些「清潔員」可以飽餐一頓,而鮭魚也可以獲得健康。

在20世紀90年代早期,挪威的漁業技術研究機構發現,他們可以通過引入這些「清潔員」來控制海虱在鮭魚養殖場的流行。一項研究發現,只要一隻瀨魚就足以保持100隻鮭魚的清潔。一隻嬌扁隆頭魚可以在90分鐘內吃掉兩條鮭魚身上的45隻海虱。除此以外,不起眼的螞蟻也進化出一些獨特的社會行為,這些行為可以使蟻群保持健康。在某些方面,螞蟻的行為表現得好像它們是一個大的有機體,而不是讓它們各自為它們自己的健康負責。這樣的現象被研究者稱為「社會免疫力」。


埋葬死者


當蟻群中的成員死亡之後,活著的螞蟻就會把它的遺體從蟻群中移到外面。目前還不知道會有何種細菌、病毒或者真菌會在死螞蟻身上繁殖,但是生物學家長期以來都認為這種行為保持了蟻群的健康,因為死亡的個體可能已經被感染。但到目前為止,科學家還沒有研究清楚這一現象背後的機制。


動物們沒有抗生素,是如何應付感染的?


今年早些時候,比利時的研究者Lise Diez 和同事們發現了一些支持上述觀點的具體證據。研究者在實驗室里養了一些常見的紅蟻(Myrmica rubra),實驗過程歷時50天。半數的蟻群可以像在自然條件下那樣,自由地處理死者,但是其餘的蟻群則不這麼做了。從第8天開始,那些來自清理屍體的蟻群的成年工蟻的存活率比不清理屍體的蟻群中的成年工蟻更高。令人印象深刻的是,在不清理屍體的蟻群中出現了一種取代機制,使它們可以減少接觸屍體的機會。死掉的螞蟻被移到角落,並且蟻群減少了從屍體身邊經過的次數,尤其是使這些屍體遠離正在發育的幼蟻。一些這樣的蟻群也會將他們死去的同伴「埋葬」在棉絮下。

生物共生還有埋葬屍體——這些通過減少暴露從而降低寄生蟲感染的行為——可以對抗疾病帶來的壓力,這就像一些動物進化出偽裝術來逃避天敵。2004年的一項關於60種有蹄類動物的研究中,研究人員在聖迭戈動物園和野生公園發現,動物會自發地梳理自己的毛髮。這使它們免於寄生蟲的侵擾。換句話說,梳理毛髮演化為一種預防措施,而不是對皮膚刺激的一種即時反應。儘管這項研究只是針對於有蹄類動物,但似乎可以推斷出,整個動物界可能已經進化出類似的方式,例如大型貓科動物會舔自己的毛髮,還有靈長類動物可以清除皮膚上的寄生蟲。


動物們沒有抗生素,是如何應付感染的?


獸醫學研究者Benjamin Hart 在《神經學和生物行為學概述》中寫道:「人們通常是研究和觀察生活在相對較衛生的環境中的動物,而這些動物都經過了免疫接種,並且在生病時會得到治療。這種情況下,研究者們就很容易忘記早在人類使用保護措施之前,動物就已經在遍布寄生蟲的環境中繁衍和進化了。」


衛生問題


人類也有一套防禦疾病的方法。劍橋大學的研究者Piers Mitchell 在人類化石、埃及木乃伊還有考古遺迹中的糞便樣本中尋找寄生蟲,通過比較這些寄生蟲和已經在人類以及猿類身上發現的寄生蟲(蟯蟲、肝吸蟲),他證實了人類在很久以前就已經感染了這些寄生蟲。這說明我們有自身的防禦機制,使得我們與這些寄生蟲共存了一萬年以上。與最近發現的一些疾病相比,我們應該更容易對抗這些寄生蟲的感染。不過這個想法還沒有得到證實。

動物們沒有抗生素,是如何應付感染的?


當你不使用抗生素、洗手液、抗菌肥皂、疫苗、輻射,只靠自身對抗疾病和感染,那會怎麼樣?人類的創新使得我們在這場「軍備競賽」中的優勢不斷增大,但這也會讓我們(更容易)生病。我們現在都享受著這些「保護措施」帶來的好處,但我們可能變得太過於乾淨了。我們可能在去除有害寄生蟲的同時,也消滅了有益的、共生的微生物。


有一些看似很難接受的方式可以治療這樣的疾病。早期的實驗顯示,一個過敏且有自身免疫疾病的人,可以通過吞入寄生蟲或者通過糞便移植來重建腸道菌群。


儘管我們覺得人類在這場戰爭中已經具有很大的優勢,但我們要明白,病毒、細菌還有其他的生物都是生存能力很強的生物。它們也通過進化來抵禦我們的攻擊。毫無疑問,我們要想出一些尖端的技術來對付這種威脅。一個有趣的問題是:我們是否可以學習其他動物的自凈行為?這能否幫我們在與疾病的戰爭中獲得勝利?

(編譯:朱放;via BBC)


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