《毒液》硬核科普 | 毒液是不是寄生生物?_風聞
科普中国-科普中国官方账号-中国科协科普工作官方微平台2018-11-11 13:35
出品:科普中國
製作:cryalex
監製:中國科學院計算機網絡信息中心
毒液,一個來自Klyntar星球的黑色液體生物,不知道咋回事,不偏不倚地飛到地球上來了。
Klyntar星球
因為是共生體的關係,到了地球的毒液就開始尋找合適的宿主之旅,從蜘蛛俠皮特帕克到倒黴記者艾迪布洛克,都曾是毒液的共生對象。
電影中有一幕,毒液把正在搶劫商店的歹徒給吃了,一旁站着的店主陳阿姨被嚇得不輕,變回正常人類的艾迪布洛克給陳阿姨安撫到,那只是他身上的寄生生物。
但從科學的角度來看,毒液和艾迪布洛克的種間關係真是寄生關係嗎?如果從生物學角度來看,也許毒液還真不是一種寄生生物。
地球上從來沒有任何一種生物可以單獨生存。美國著名微生物學家瑪葛莉絲(L. Margulis)博士根據她多年研究的結果,深信共生是生物演化的機制。她説:
大自然的本性就厭惡任何生物獨佔世界的現象,所以地球上絕對不會有單獨存在的生物。
自然界中的不同物種之間都有着一個簡單的邏輯關係,對自己有用的,對自己沒有用的,以及對自己有害的。
不同物種之間所形成的關係也叫種間關係,其間的關係也是基於這麼一個簡單的邏輯,按照其強弱與利弊關係,種間關係可以簡單分為以下幾種(當然不止這麼多,大自然遠比想象中複雜,後面會講到這個問題):
寄生
一種生物寄附於另一種生物身體內部或表面,利用被寄附的生物的養分生存,比如體內的蛔蟲和人類的關係就是寄生。
蛔蟲主要寄生在人的小腸中,吸取人腹內的營養物質,靠攝取腸內半消化的食物生存。對人類來説(至少依據現有的研究),並沒有啥好處,壞處倒是一大堆。
比如,被寄生的人類會因吸收不到足夠的養分而營養不良。又或者,蛔蟲太多,造成了腸梗,把腸子給堵了。還有可能會造成腹痛,嚴重的甚至會造成死亡。在世界範圍內,嚴重的蛔蟲感染每年造成約6萬例死亡。其中主要是兒童。
互利共生
共生的生物體成員彼此都得到好處,《海底總動員》裏的小丑魚尼莫和海葵之間就是互利共生的關係。
小丑魚和海葵
小丑魚居住在海葵的觸手之間,這些魚可以使海葵免於被其他魚類食用,而海葵有刺細胞的觸手,可使小丑魚免於被掠食,而小丑魚本身則會分泌一種黏液在身體表面,保護自己不被海葵傷害;小丑魚吃海葵消化完的殘渣,會協助清理海葵,有時還會把自己當誘餌,協助海葵捕食其他魚類。兩者之間互利互惠,都有好處。
競爭共生(競爭)
雙方都受損,這個就太多了,一般來説兩者能力相當的,資源需求越接近的物種之間會存在競爭關係。
鬥魚
兩條養在缸裏的鬥魚,會為了吃主人投下的食物而大打出手,有時甚至吃飽了也會為了領地幹架。這種競爭關係並不只侷限於動物。比如兩株捱得很近的植物,就會爭奪陽光、水、土地裏的養分等等。競爭的後果就是有一方會取得勝利,或者沒有勝者,但不管是哪種結果,多多少少都會落下一些傷,只是勝者少了點傷,敗者多了些傷。
片利共生
對其中一方生物體有益,卻對另一方沒有影響,舉例,海里的鮣( yìn)魚和鯊魚等其他生物的關係。
由於鮣魚的游泳能力不好,因此頭部演化出類似吸盤的構造,方便附着在其他生物身上,對被附着的動物卻完全無害,對象包括鯊魚(例如上圖中的鉸口鯊)、鯨魚,甚至潛水者。在這段關係中,鮣魚是獲利者,但是,對另一方來説既不是好事也不是壞事。
片害共生
對其中一方生物體有害,對其他共生線的成員則沒有影響,片害共生有的時候也稱為拮抗(antagonism)。抗生素就是這樣的例子。
青黴菌
青黴菌會分泌青黴素破壞其他細菌細胞壁的合成,進而導致細菌體失去抵抗滲透壓的能力,大量地從外界吸收水分,然後"砰"地一下脹破,達到抑制其他細菌生長繁殖的目的。但是對青黴菌自身來説也沒什麼好處,正所謂莫得感情的殺手。
無關共生
雙方都無益無損,這個例子也很多,都住在同一棵樹上的鳥和松鼠,他們兩者之間沒有什麼利害關係,自然就各自安好地在樹上過日子,誰也不會過多地打擾誰,也不會有誰從中獲益。
前面介紹的這些都是比較基礎的種間關係,但大自然遠比你想象中的要複雜,並非所有的種間關係都如此容易定義,有時候一些關係比現實生活中的狗血關係還要複雜,剪不斷理還亂。舉個例子,牛椋(liáng)鳥和其他哺乳動物的關係就是比較複雜的。
牛椋鳥和斑馬
牛椋鳥和犀牛
牛椋鳥平時最喜歡做到事,就是跑到犀牛、河馬和斑馬等其他食草動物身上活蹦亂跳。
當然,它們肯定是有目的的。牛椋鳥在會幫這些食草動物吃掉身上的跳蚤、蝨子的同時,也吃飽了肚子。除此之外,因為生性機敏,還能幫這些呆木的大個子當哨兵,一有風吹草動就馬上起飛,那些哺乳動物自然就知道有危險了。
正因為如此,而那些大個子自然也會比較寬容的讓這些鳥安穩地呆在身上,不會把它們趕走。
正在啄食傷口的牛椋鳥
看到這,也許你會説:這不就是簡單的互利共生關係嗎?不不不,沒那麼簡單。
因為有時候牛椋鳥還會做一個小人,在那些可憐的哺乳動物受傷之後,牛椋鳥會在它們身上啄食傷口上的組織液,這麼一來,就只有牛椋鳥得了好處,而受傷的動物的傷口癒合得更慢了。
這會兒它們就不是互利共生了,而是單純地一方從另一方獲利,另一方遭殃,根據前面的分析,那就是寄生關係了。
再舉一個例子,水母和螃蟹。
把水母當便車的螃蟹
螃蟹有時候會騎在水母身上搭便車,搭便車就算了,未成年的小螃蟹有時候會把水母當成自己的食物(不是大口地吃,只是微小的咬上一點點,所以不會致死),小螃蟹自顧自的,一點也沒想過回報水母。
但小螃蟹成年之後,自己仍舊從中獲利,能長途跋涉就算一個好處,只是不再吃水母了,改成吃水母身上寄生蟲了,也算是一種互利共生吧。
所以在螃蟹的一個完整的生命週期裏,先是寄生在水母身上,然後變成互利共生,那它就不是一個純粹的寄生生物了。
這樣的例子在神奇的大自然裏還有很多很多,所以有時候種間關係並沒有想象中那麼簡單。
回到正題,毒液與艾迪布洛克的關係就單純了許多。
毒液與艾迪
首先,毒液在漫畫中不管有沒有艾迪,毒液都可以存活。
其次,毒液對艾迪的大腦造成侵蝕,會影響甚至控制對方的想法。
再次,毒液會大幅增強艾迪的能力,還能讓宿主斷肢再生,永不生病,當然毒液也可以獲取宿主的全部能力。
最後,漫畫中艾迪體內是有癌症的,毒液的存在加速了癌細胞的擴散。雖然毒液只要在宿主體內都不會有事,但一旦離開宿主,宿主的免疫系統就會崩潰。
we are venom
從上面這些情況來看,毒液和艾迪布洛克是互利共生的,而且我懷疑毒液給艾迪的好處遠遠多於艾迪給毒液的,所以在他們身上,共生關係明顯是強於寄生的。
因為前面也説了,寄生在生物學的定義很簡單。
即兩種生物在一起生活,一方受益,另一方受害,後者給前者提供營養物質和居住場所,這就是寄生,其中受害的一方就叫寄主,也稱為宿主。
所以,從嚴謹的生物學角度來看,毒液和艾迪布洛克的關係更像是互利共生關係,還有片利共生的傾向,也許比我想象的還要複雜些,但絕不是單純的寄生關係。
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