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蝴蝶幼虫会利用土壤真菌治疗寄生虫

作者:佚名 2015-10-15 浏览: 2,170 评论:0

摘要: 黑脉金斑蝶是地球上唯一的迁徙性蝴蝶。每年北美洲的黑脉金斑蝶会于8月至初霜向南迁徙,并于春天向北回归。在澳大利亚,黑脉金斑蝶会作有限度的迁徙。雌蝶在迁徙时产卵。到了10月,洛矶山脉的群族会迁徙到墨西哥米却肯州的神殿内,西方的群族会在美国加利福尼亚州南部过冬。黑脉...

黑脉金斑蝶是地球上唯一的迁徙性蝴蝶。每年北美洲的黑脉金斑蝶会于8月至初霜向南迁徙,并于春天向北回归。在澳大利亚,黑脉金斑蝶会作有限度的迁徙。雌蝶在迁徙时产卵。到了10月,洛矶山脉的群族会迁徙到墨西哥米却肯州的神殿内,西方的群族会在美国加利福尼亚州南部过冬。黑脉金斑蝶是卡尔·林奈于1758年所著的《自然系统》内其中一种有描述的物种。其名称是由塞缪尔·斯卡德于1874年所取的,原因是“它们是最大的蝴蝶之一,并统管众多”。但其实这个名称是为纪念奥兰治亲王威廉。

蝴蝶幼虫会利用土壤真菌治疗寄生虫

黑脉金斑蝶是唯一迁徙的蝴蝶,在挑选产卵地方时是非常挑剔的。它们只选择在马利筋属植物乳草上产卵,幼虫一般群集生活,幼虫以马利筋属植物为食,这种植物所含毒素使得黑脉金斑蝶带毒,对捕食它的动物有毒。黑脉金斑蝶会生一种寄生虫Ophryocystiselektroscirrha病,病弱的黑脉金斑蝶被这些寄生虫感染后。寄生虫会在它的腹部造成微小的穿孔,致使体液流失,让它感觉不舒服。研究者已经发现这种蝶类所利用的是马利筋含有的有毒类固醇卡烯内酯(Cardenolides),强心甾具有杀死寄生虫的作用。最近科学家发现,植物获得的卡烯内酯依赖于土壤真菌的协助。

斯坦福大学土壤微生物学家Kabir Peay说,我们知道生态系统非常复杂,但是这也太复杂了。来自土壤真菌的毒素被植物吸收,然后昆虫通过吃植物富集毒素,保护和治疗自己感染的寄生虫,这一相互作用涉及到四种生物领域。

菌根是自然界中一种普遍的植物共生现象, 它是土壤中的菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体。共生真菌从植物体内获取必要的碳水化合物及其他营养物质,而植物也从真菌那里得到所需的营养及水分等,从而达到一种互利互助、互通有无的高度统一。它既具有一般植物根系的特征,又具有专性真菌的特性。1989 年, Harley根据参与共生的真菌和植物种类及它们形成共生体系的特点, 将菌根分为7 种类型, 即丛枝菌根、外生菌根、内外菌根、浆果鹃类菌根、水晶兰类菌根、欧石楠类菌根和兰科菌根。

丛枝菌根真菌是至关重要的陆生植物共生真菌。丛枝菌根真菌可以从植物获得碳水化合物,而真菌则从土壤中吸收氮磷化合物供应给植物,没有这些共生真菌的帮助,植物不可能在4-5亿年前从海洋移居到陆地。

过去科学家知道黑脉金斑蝶幼虫能从植物吸收抗寄生虫感染的毒素,但不但不了解这种物质来自于真菌。为确定这一作用,研究人员用六种不同卡烯内酯水平的乳草,有的菌根真菌比较多,有的比较少,有的没有菌根真菌。然后用这种植物喂养黑脉金斑蝶幼虫,让这些幼虫感染寄生虫。随后这些幼虫化蛹,变成蝴蝶,研究者记录每个昆虫生存时间。

结果提示,真菌、马利筋和蝴蝶寄生虫感染之间存在复杂的关系。真菌多确实可以增加乳草植物毒素水平,但由于真菌会促进植物生长,这种情况下不一定给蝴蝶带来更理想的抗寄生虫效果。论文最近发表在《皇家学院学报》。

论文作者密西根大学化学生态学家Mark Hunter说,这一研究说明,动物自医不只决定于它们使用的植物“药物”本身,也和这种植物生长的土壤有密切联系。联系中草药的问题,不同地区的草药效果差别巨大,或许和这些地区的土壤生态环境有密切关系。某些药物只能由微生物产生。

下一步将重点研究这些蝴蝶如何分辨乳草和真菌对自己能产生治疗疾病的作用。其中一个可能是真菌能诱导植物产生某种味道,这种味道可以吸引患病的蝴蝶幼虫前来。