正在准备晚餐,正在分一块鳕鱼的时候,在鱼的白色肌肉上出现了一个粉红色的小瑕疵。我用刀尖把污渍清除掉,我意识到事情不对劲了。看起来像球茎静脉的东西开始伸展成一个细长的弯弯曲曲,就像我的小拇指那么长——是吗移动

就像恐怖电影中的一幕一样,我着迷地看着这条蛇扭动着它的身体,似乎惊愕地发现自己被从鱼肉的怀抱中扯了出来。在把它放进堆肥箱之前,我拍了几张照片。我清楚地知道该把它们送到谁那里去寻求鉴定帮助:华盛顿大学的寄生虫生态学家切尔西·伍德——也许是世界上唯一一个用“美丽”这样的词来形容吸血蠕虫的人。

第二天早上,伍德收到了回信:八仙科,她写道——可能吧Anisakis单纯形Pseudoterranova decipiens一种常见的线虫,在鱼或鱿鱼的幼虫阶段。伍德接着祝贺我:“还有什么比在你的鳕鱼片里发现一条真正的活虫子更能开启新的一年呢?”

伍德告诉我,如果活虫子设法进入我的食道、胃壁或肠道,我可能会经历腹痛、呕吐、腹泻和带血的大便,考虑到这一点,他的祝贺显得有些奇怪。她热情地解释了为什么这样的发现是积极的:这种寄生虫的典型宿主是鲸鱼、海豚、海豹和海狮——这些动物位于食物链的顶端。伍德写道:“鱼类中蠕虫的存在实际上是一个迹象,表明它来自的生态系统是健康的,附近有一个健康的海洋哺乳动物种群。”18新利官网多久了“庆祝这个令人不安的好消息的先兆!”

寄生虫是一种与宿主生活在亲密、持久和昂贵关系中的生物,科学家估计,所有动物物种中有40%至50%属于这一类。地球上几乎每一个自由生存的物种都至少有一种寄生虫专门进化来利用它。“寄生虫”最广泛的定义包括细菌、病毒、真菌和原生动物等病原体。但许多像伍德这样的寄生虫学家关注的是多细胞后生动物:包括数十万种动物的动物,包括多达30万种不同类型的蠕虫,它们仅寄生在脊椎动物身上。

后生动物寄生虫种类繁多,数量众多。它们跨越了15个门,从微小的多细胞斑点,到依偎在鲸鱼内脏里的130英尺长的绦虫——物种之间的系统进化差异就像人类与昆虫和水母之间的差异一样。它们生活在每一块大陆上的每一个栖息地,在它们宿主的每一个孔、器官和身体部位。它们是世界上最极端的专家,有着极其复杂的生命周期,有时需要多达5个不同的宿主来让它们从卵到幼虫再到成虫。伍德说:“这是对自然的复杂性及其相互联系的一种如此美丽的表达。”

然而,除了像绦虫、蛲虫和钩虫这类对人类有害或令人厌烦的微小物种之外,很少有生物学家——几乎没有其他人——对寄生虫有更多的了解。因此,今天我们对寄生虫的所有了解几乎都来自于研究如何杀死它们。“我们的无知之深实在是不可原谅,”伍德说。

寄生虫生态学家切尔西·伍德站在华盛顿大学鱼类收藏中心的标本中。
寄生虫生态学家切尔西·伍德站在华盛顿大学鱼类收藏的标本中,这是伯克自然历史和文化博物馆的一部分。信贷:Jovelle Tamayo

这种情况正在开始改变。北卡罗莱纳州立大学的寄生虫生态学家斯凯拉·霍普金斯说:“疾病生态学和寄生虫生态学是目前发展最快的生态科学分支。”随着最近一大批早期职业研究人员的涌入,“我们拥有了数量庞大的科学家和实践者。”随着这一领域的发展,越来越多的证据表明寄生虫在自然界中发挥着巨大的作用。一项新的研究表明,寄生虫占了食物链中75%的联系;另一项研究表明,它们为我们提供了宝贵的生态系统服务,包括害虫控制,估计价值数十亿美元。

像捕食者一样,寄生虫可以对栖息地中其他生物的数量产生影响,这影响了从营养循环到生长在那里的植物类型,再到顶级捕食者的数量。加州大学圣巴巴拉分校的寄生虫生态学家阿曼德·库里斯(Armand Kuris)说,换句话说,寄生虫“在自然世界中扮演着以前被忽视的重要角色”。“它们自上而下控制种群数量的方式与捕食不同——捕食更慢——但坦率地说,它们的影响同样巨大。”

就在寄生虫的关键作用被揭示的同时,伍德和其他人进行的开创性工作开始显示,许多这些重要的动物正面临困境。它们正面临着与更知名的物种相同的威胁:气候变化、栖息地破坏、污染等等。因为它们的命运与它们的寄主息息相关——许多寄主的数量也在下降——所以它们往往更加脆弱,尤其是如果它们是生活在或只生活在一个物种上的专家。霍普金斯解释说:“你能想到的每一个濒临灭绝的物种都依赖于寄生虫。”“如果这些物种灭绝,那么它们的寄生虫也会灭绝。”

但是寄生虫保护是一项艰难的任务。拯救某些寄生虫——进而保护它们在自然界中的角色——将取决于让政策制定者、公众和更广泛的科学家群体相信保护它们是值得的。

并非所有的身体入侵者都是有害的

如果你问一个寄生虫生态学家他们是如何染上寄生虫的,他们很可能会告诉你这是意外。伍德在纽约长岛长大,梦想成为一名海洋生物学家。她想象自己的职业生涯是和海豚一起游泳。然而,在大学里,本科海洋生物学研究是没有机会的。她能在水上找到的最接近的东西是在新罕布什尔州和缅因州收集感染吸虫的海螺的实习。她说,这些寄生虫对她“没有任何兴趣”。“我没有陪着他们。”

伍德的心态转变得很慢,后来完全改变了。在寄生虫研究中,她开始发现一个与自由生物平行的不可见世界。她的本科课程几乎没有提到这些动物。“有可能你拿到了生物学学位,却对寄生虫一无所知,”她说。她引用了2011年的一项研究,该研究发现,在77本保护生物学教科书中,有72%的教科书要么根本没有提到寄生虫,要么只把它们描述为对宿主的威胁。随着伍德了解得更多,她觉得自己好像从黑客帝国中醒来:她突然能看到生活中每个部分隐藏的复杂和联系。她也感觉到科学探索的机会。只有不到10%的寄生虫物种有名字,更不用说详细研究了。

伍德现在在华盛顿大学领导她自己的寄生虫学实验室——她称之为“一台24小时的解剖机器”。她的技术人员、研究生和博士后研究人员都是女性。“我无法解释为什么女性如此喜欢寄生虫,”伍德说。“对我来说,除了挑选最优秀的人之外,没有性别选择。”

伍德的实验室从不同的角度解决了一个问题:人类对生态系统所做的事情如何影响寄生虫?其中一个项目是比较受到不同程度人类影响的珊瑚礁中的寄生虫传播。另一项研究是研究作为取水通道的河流、湖泊和池塘的生态如何影响西非人民的血吸虫病感染负担。但最让伍德兴奋的是研究寄生虫随时间变化的方式。

鱼皮在立体显微镜下观察的腌鱼皮
在立体显微镜下,一个腌制鱼的皮肤被检查外寄生虫。信贷:Jovelle Tamayo

对过去的了解告诉生态学家,在人类开始干预环境之前,什么是正常的,以及环保主义者应该渴望保护或恢复什么样的基线条件。与大象或老虎等经过充分研究的有魅力的动物不同,野生动物寄生虫代表了一个数据空洞:科学家不知道它们的种群是如何随着时间的推移发生变化的,如果它们完全不知道的话。然而,伍德注意到,科学家和媒体都倾向于宣扬寄生虫数量增长失控的观点,这是由人类对环境的影响造成的。

伍德将此称为“天要塌下来”的叙事。在2015年发表的一篇论文中美国国家科学院学报例如,研究人员写道,因为“宿主多样性抑制了寄生虫数量……人为造成的生物多样性下降可能会增加人类和野生动物的疾病。”然而,这是基于一个假设,即寄生虫总是有害的。美国地质调查局(U.S. Geological Survey)的疾病生态学家凯文·拉弗蒂(Kevin Lafferty)说:“人们下意识的预期是,随着环境的恶化,寄生虫将会增加,因为它们被视为对系统的又一压力。”他说,这一预测掩盖了人们对寄生虫生态学的普遍“极度无知”。

伍德也认为故事可能更复杂。她假设,就像其他面临环境变化的野生动物一样,随着时间的推移,会有寄生虫赢家和寄生虫输家。验证这一假设的唯一方法是将现在的寄生率与过去的寄生率进行比较。

近十年来,伍德一直在思考非传统资源,这些资源可能有助于填补历史数据的空白。她最终在一个不太可能但又方便的地方找到了通往过去的入口:伯克自然历史与文化博物馆的华盛顿大学鱼类收藏馆,就在她办公室的一栋楼外。在这个普通的地下室里,大约1300万个海洋标本的残骸被保存在4万个装满乙醇的罐子里。它是北美最大的鱼类聚集地。但储存在这里的有鳞灵魂的数量远远超过寄生虫,数千万只寄生虫夹在鱼的皮肤、鳃、肌肉和内脏上。伍德说,这些鱼就像“寄生的时间胶囊”。她所需要做的就是偷看里面。

凯瑟琳·玛斯勒尼科夫(Katherine Maslenikov)是博物馆的鱼类学藏品经理,当伍德第一次向她提出这个想法时,她很犹豫。“我们有点紧张,就像‘你想做什么什么我们的样本吗?’”Maslenikov回忆说。很多次谈话之后,她终于想通了。玛斯勒尼科夫意识到,伍德的项目“是一个全新的研究途径”——一个完成博物馆协助尖端科学研究使命的机会。正如马斯利尼科夫所说:“这不是死存储。收藏就是用来使用的。”

历史生态学

凯蒂·莱斯利正在整理一条已经死亡41年的岩鱼的肠子带。到目前为止,莱斯利,伍德实验室的一名研究技术人员,只发现了动物最后一餐的残留物。岩鱼是出了名的蠕虫,但这个标本被证明是特别没有寄生虫的,直到

“哦,等一下,是的!”莱斯利称。“这是一个acanthocephalan !”

显微镜下是今天的第一种寄生虫,一种多刺的头部蠕虫。莱斯利继续统计了7种寄生虫,包括扁虫和线虫。然后,她小心地把鱼和贴着整齐标签的装有器官的小瓶放回瓶子里,然后伸手去拿下一条。

为了开始调查赢家和输家的问题,伍德从收集的鱼类中选择了八种普吉特湾常见的鱼类。从19世纪80年代开始,玛斯利尼科夫就帮助她每十年鉴定了多达15个物种的标本。在实验室里,每条鱼都进行了全面的身体检查,里里外外,首先检查附着在动物皮肤上的海虱,然后检查其器官和鳃中的寄生虫。伍德承认,从技术上讲,这种方法“就像敲两块石头”。

找到寄生虫只是第一步。区分蠕虫是非常困难的,视觉上的差异可以归结为微小的刺或钩在微观附属物上的数量。因此,物种鉴定需要耐心和细致的分类学专业知识。“我们的工作支持了形态分类学的价值,”蕾切尔·威里奇(Rachel Welicky)说,她曾是伍德实验室的博士后研究员,现在是宾夕法尼亚州诺伊曼大学(Neumann University)的助理教授。“它真的正在成为一种失传的艺术形式。”

文本
为了了解寄生虫数量是否随着时间的推移而变化,木材实验室解剖了4到116岁的白眼鳕鱼,以寻找寄生虫和节肢动物。信贷:Jovelle Tamayo

2021年7月,木材实验室报告了研究结果生态与环境前沿从1930年到2019年收集的英国鳎目鱼的第一次分析。在100多个标本中,研究人员发现了近2500种寄生虫,它们至少代表了23个类群,其中12种足够流行,足以分析它们的种群趋势。在这12人中,有9个在过去几十年里没有发生大量变化;吸虫和刺头虫两种减少了;另一种吸虫数量增加了。在2018年发表的《泰晤士报》上,根据对英语sole的相同分析衍生出的另一项研究应用生态学杂志,研究小组还发现了一种名为Clavinema mariae在86年的时间里,一种会在宿主皮肤上造成难看损害的血虫的数量增加了8倍。

据没有参与这项研究的拉弗蒂说,这些结果“证明了世界各地博物馆书架上装在罐子里的数百万条腌鱼的新价值。”他继续说,这些发现本身是值得注意的,因为它们为寄生虫对环境变化的不同反应提供了重要的数据点。随着时间的推移,英国鳎目鱼一直出奇地稳定,但对于那些种群做了移位,不是全部上升。拉弗蒂说:“就像自由生活的物种一样,一些寄生虫物种在压力下表现良好,而另一些则不然。”伍德和她的同事正在准备发表另一项研究,这项研究将更有力地检验“赢家和输家”的假设。

在这个团队一丝不苟地研究博物馆标本的同时,科学家们也在转向其他资源。尽管很少有关于任何寄生虫种类的长期数据集,但有一些一次性的研究记录了特定地点和时间的寄生虫数量。在2020年的一次全球变化生物学Wood和她的团队对寿司和酸橘汁腌鱼中常见的两种寄生虫进行了合成。他们发现,其中一种蠕虫在今天和过去一样流行,但另一种蠕虫自20世纪70年代以来增长了283倍,令人难以置信。

有蠕虫的寿司被人们食用后会导致呕吐和腹泻,但伍德担心的是海洋哺乳动物——蠕虫的目标。一般来说,单个蠕虫不会从宿主身上获取太多能量。但是,如果蠕虫的数量激增,它们可能会给海洋哺乳动物带来一个问题,尤其是对已经面临压力的种群。例如,普吉特海湾的虎鲸群濒临灭绝,受到污染、嘈杂的船只和缺乏可食用的奇努克鲑鱼的困扰。2018年,一条瘦弱的虎鲸幼崽出现在声音中。当局试图拯救它,但没有成功。在幼崽死亡之前,科学家们发现,它的粪便中充满了与伍德研究中发现的寿司虫家族相同的寄生虫卵。

这并不能证明寄生虫在幼崽的死亡中起了作用。但伍德说,这确实暗示了一种可能性,即寄生虫可能会让已经陷入困境的种群的生活更加艰难。为了了解更多信息,伍德实验室的博士生娜塔莉·马斯蒂克(Natalie Mastick)正在使用几种方法来了解鲸鱼现在是否比过去面临着更大的肠道寄生虫威胁——比如收集船上嗅探犬发现的鲸鱼粪便,分析它们的激素、饮食和寄生虫载量。马斯蒂克说:“如果寄生虫被证明是我们不知道的巨大压力源,至少这是一种可以治疗的疾病。”野生动物管理人员可以把驱虫药塞进他们喂给受蠕虫感染的海洋哺乳动物的鲑鱼里(“就像把狗狗的药丸藏在花生酱里,”伍德说),或者用飞镖从远处给药。

除了可能对人类和野生动物的健康造成影响外,寄生虫数量激增还可能损害某些行业。18新利官网多久了例如,普吉特湾以出产贝壳洁白如珍珠的太平洋牡蛎而闻名。但在2017年,一位同事在伍德的办公桌上扔了一枚贝壳,上面有弯弯曲曲的运河和丑陋的黑色斑点——这是一种讨厌贝壳的牡蛎害虫的标志Polydora.尽管人们食用这些寄生虫本身并不危险,但它们会在牡蛎壳上填满泥土和蠕虫粪便,形成水泡,并通过贪婪的挖洞给牡蛎壳留下疤痕。这可不是食客们想要的。自1860年代以来Polydora疫情的爆发摧毁了澳大利亚、夏威夷和美国东海岸的牡蛎产业,但华盛顿州——美国最大的养殖双壳贝产地——却长期幸免。然而,2020年3月,伍德的博士后之一朱丽叶·马蒂内利(Julieta Martinelli)和她的同事在该杂志上写道科学报告那个臭名昭著的物种,Polydora websteri的确入侵了普吉特海湾。

马蒂内利现在正在研究这种寄生虫的生态学,希望找到帮助牡蛎种植者处理和控制它的方法。她和伍德也试图解开历史的谜团Polydora以及其他钻壳多毛类。一个偶然的介绍似乎是显而易见的答案,但故事可能更复杂。马蒂内利正转向牡蛎的midis——本质上是古代牡蛎盛宴留下的一堆堆贝壳——来解开Polydora”它在太平洋西北部的历史。她证实,从詹姆斯敦S 'Klallam部落的贝冢中发现的1000年前的奥林匹亚本土牡蛎壳上有某种穴居蠕虫的迹象。Martinelli猜测这是一个不同的物种——但也有可能是这样Polydora一直潜伏着,数量非常少,直到现在才被一些未知的环境因素释放出来。

马蒂内利计划挖掘更近期的牡蛎贝巢,看看她是否能确定寄生虫是如何进入当地双壳类动物种群的。“旧石器研究的棘手之处在于,”她说,“我们永远不会有明确的答案。但我们确实有与现在相当的过去的痕迹。”

保存寄生虫

寄生虫数量的增加仍然是最受关注的,这就是为什么伍德关注寄生虫数量的减少以及它们对人类和野生动物的影响。有些是值得庆祝的,比如根除麦地那龙线虫的努力。麦地那龙线虫是一种意大利面状的寄生虫,在感染者的消化系统内长到2.5英尺长,然后迁移到并最终穿透他们的皮肤。但对于绝大多数对人类没有影响的寄生虫来说,一些损失令人担忧。一个2017科学的进步论文估计,在未来几十年里,由于气候变化和其他压力,多达30%的寄生虫可能会灭绝,而我们才刚刚开始了解如此惊人的生物多样性损失将产生怎样的影响。

例如,许多物种都有寄生傀儡控制的现象。“寄生虫通过使猎物不顾后果,将能量从低营养水平转移到高营养水平,”伍德说。Euhaplorchis californiensis其中一种是吸虫扁虫,在它的幼虫阶段,看起来有点像精子,有一个大的头和长长的尾巴。扁虫从蜗牛开始生活,然后移动到加利福尼亚鳉鱼,然后它的最终目的地是食肉水鸟的肠道,如苍鹭或白鹭。鳉鱼通常每天都在躲藏,然而,这与扁虫的计划背道而驰。因此,寄生虫会在宿主的大脑上制造囊肿,导致倒霉的鳉鱼在水面上四处飞溅,并亮出闪亮的腹部,引诱鸟类上钩。研究人员发现,受感染的鳉鱼被鸟类吃掉的可能性是未受感染的鳉鱼的10到30倍。总的来说,吸虫使相当一部分鳉鱼种群更容易成为鸟类的食物——有效地补贴了那些捕食者的饮食。伍德解释说,如果某些寄生虫种类正在减少甚至消失,那么“保护捕食者可能会更加困难”。

同样,在日本,一种15英寸长的线虫会导致受感染的蟋蟀潜入溪流,在那里,成虫冲出它们的寄主,参与一场寄生狂欢。与此同时,这些注定要灭绝的蟋蟀成为濒临灭绝的日本炭鱼的食物,为日本炭鱼提供了高达60%的卡路里。线虫不仅帮助喂养濒危物种,而且通过缓解其他无脊椎动物的压力,它也改变了河流的整体生态。

随着科学家对寄生虫在生态系统中的作用了解的越来越多,一个人数不多但不断壮大的群体开始认真考虑有针对性地保护寄生虫的必要性。2020年8月,乔治敦大学的寄生虫生态学家科林·卡尔森(Colin Carlson)与伍德、霍普金斯和其他9人一起,发布了一项在未来十年保护寄生虫的12点计划。首先,他们在日记中写作生物保护我们不能关心或保护我们不知道存在的东西。他们通过描述到2030年超过50%的寄生虫物种,向科学界发出了挑战,要求揭示寄生虫多样性。“我们基本上只触及了表面,”霍普金斯说。

作者认为,一旦每个物种的生态和生命周期的描述和数据开始涌入,需要保护的寄生虫就可以被识别出来,然后相当简单地融入现有的物种保护计划。寄生虫保护可以简单地依靠现有的努力来拯救濒危的自由生活物种。受威胁的寄生虫也可以被添加到各种名录中,用于统计和保护濒危动植物。目前,只有一种动物寄生虫——侏儒吸猪虱子被列入国际自然保护联盟的濒危物种红色名单,而没有一种被列入美国的濒危物种名单。

霍普金斯、伍德和他们的同行们知道,寄生虫有严重的形象问题,但他们希望能够重新塑造它们的形象。他们将寄生虫的保护状态比作几十年前的捕食者保护领域。当时,许多研究人员和公众认为熊、狼和其他肉食者会破坏环境,对人类和牲畜造成危险。这些假设不仅是错误的,而且是有害的。科学家们现在知道,食肉动物是整个生态系统赖以生存的关键物种。清除它们可能会造成级联的负面影响,从疾病爆发和营养循环中断到转移到完全不同的栖息地类型。当研究人员意识到捕食者的重要性时,公众也对它们产生了好感。

伍德说:“我希望人们愿意窥探这个我们放入寄生虫的黑匣子。”“寄生虫并不是唯一的威胁。”