抵御感染的第一道防线可以采取回避行为的方式。对于一种生活在沙漠仙人掌上的苍蝇来说,这意味着如果周围有螨虫的话,它们就会搬到有光的地方生活。
索诺伦沙漠中一种以仙人掌为食的果蝇。资料来源:https://steemit.com/stem-espanol/@hogarcosmico/Barrelas-reproductivas-mar-Ecologio-o-habitat
帮助对抗寄生虫和病原体感染的策略在自由生命有机体中是普遍存在的。这包括从最初防止感染的屏障的发展,以及当这些屏障失效时,由生化、生理和细胞机制组成的复杂免疫系统的部署。这些策略往往代价高昂,需要在感染保护与寿命或繁殖力之间进行权衡,其部署程度可能与普遍存在的感染风险有关。
回避行为
除了上述所列举的策略外,一些生物体还发展出了回避行为,从而降低了接触感染的风险。然后,这些回避行为作为第一道防线,包括避开更可能发生感染的地点,或避开其他已经被感染的个体。
引起特别研究关注的回避行为包括,通过转移到可能对特定寄生虫或病原体有害的环境下来响应温度、光线或化学物质的梯度变化。这些研究在2018年的《皇家学会学报B》(Transactions of the Royal Society B)中进行了总结综述。
在与寄生虫回避行为相关的研究中,有一个较少研究的反应变化是对光线梯度的反应。趋光性(或对光的反应运动),在各种生物体的生活史特征中都可以发挥重要作用,无论是正向的(趋向光)还是负向的(远离光)。
来自阿尔伯塔大学的Collin Horn及其同事们以黑螺旋藻果蝇为模型,研究了它们在体外寄生虫存在的情况下对光线变化的反应。
喜欢仙人掌的果蝇
在索诺伦沙漠,黑螺旋藻果蝇以从腐烂的仙人掌中挤出的液体为生。它们表现出负趋光性,这种行为有助于它们在波动的沙漠环境中进食和调节体温。它们经常感染subbadius巨螯螨,这是一种吸血螨,会降低它们的存活率和雌性繁殖力。该小组此前的研究已经表明,这种体外寄生虫的感染会增加果蝇的行走和梳理行为,而这两种行为都会耗费大量精力。而当果蝇待在阳光下时,它们感染螨虫的可能性比待在黑暗中时更低。研究人员在最近发表的一项研究中报告了他们的这一发现。
向光性反应
由于雌蝇是螨类的首选宿主,所以在实验中使用了雌蝇作为研究对象。未交配的雌蝇被单独放置在一个微环境中,分别在光照或黑暗中暴露在螨虫环境下一个小时。在黑暗环境中感染螨虫的果蝇比例(31%)明显高于在光照环境中感染螨虫的果蝇比例(8%)。
在第二个实验中,不管有没有螨虫,单独的雌性个体被放置在一个由透明管组成的小房间里,透明管的一端被覆盖以使其变暗。将果蝇放在透明管中心,每分钟监测一次它的位置,持续10-15分钟。结果表明,未交配的雌蝇在黑暗端待的时间更长,其畏光性比交配的雌蝇更强。然而,无论雌蝇是否交配,暴露在单只螨虫环境下都显著增加了它们待在光照下的时间。
当雄果蝇在室内接受测试时,它们的畏光程度明显低于雌性果蝇,这或许是因为它们需要在腐烂裂缝外巡逻领地以吸引配偶的缘故。
在选择室内观察螨虫,无论是被单独观察还是与雌果蝇一起观察,它们都没有表现出趋光性或畏光性。作者指出,由于这些螨虫并没有感光器官,所以这个现象并不奇怪。
最初的观察表明,雌性果蝇更容易在黑暗中被感染,这导致了一种假设:即在有螨虫的情况下,雌性果蝇会增加其趋光行为。研究结果也支持了这一观点,表明果蝇会通过转移到不太可能受侵扰的环境中,表现出了某种行为免疫。
为什么在阳光下比在黑暗中更不容易感染螨虫?
作者提出了两条建议。首先,在光线下可能更容易发现螨虫的踪迹,所以果蝇可以用梳毛和踢脚的行为来清理螨虫。或者,光线可以刺激果蝇更为活跃,而黑暗可能会刺激果蝇的休息/睡眠行为,从而降低其对螨虫的抵抗力。
转移到一个较为明亮的环境可能会改善果蝇在其原生沙漠环境中的适应能力,因为可以避免与感染相关的生殖力和寿命等健康损失。然而,由于热应激和营养应激,离开它们的食物来源——仙人掌液体渗出物(在光照条件下会迅速蒸发),这可能会带来适应成本。
由于螨虫侵染给这些果蝇种群带来了沉重的负担,因此,尽管涉及权衡,这也很可能是一种强大的选择力量,例如采取本研究所示的回避策略。很明显,避开黑暗对它们而言是值得的。
Hilary Hurd
Hilary是英国基尔大学(Keele University)寄生虫学荣誉退休教授,于2013年底退休。她的研究兴趣在于通过昆虫传播的寄生虫及其与媒介的相互作用。她曾担任基尔大学应用昆虫学和寄生虫学中心主任十多年,并担任英国寄生虫学学会主席。
转自:BMC科研永不止步
原文作者:Hilary Hurd
翻译作者:Miao Yu
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