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兩條腿的人好找,三條腿的蛤蟆也有的是

上世紀90年代中葉,美國明尼蘇達州新村學校(New Country School)的一個小孩,捉到了一隻三條腿的青蛙。自此,一出具有科幻色彩和驚悚氣質的大戲拉開了帷幕,至今還未完結。

三條腿的蛤蟆?有的是!

從第一隻青蛙開始,大批後肢畸形的蛙類進入美國人的視野,有的沒有後腿,有的甚至長出了八條後腿。人們擔憂這是環境汙染造成的變異,引發公眾恐慌。訊息流傳到中國之後,還有人創作了“變異青蛙有劇毒,成群結隊攻擊人”的恐怖故事,自稱紀實文學,在紙媒時代盛傳,嚇到了很多人。

但在青蛙恐慌蔓延的時候,哈特維克學院(Hartwick College)的塞森斯(Stanley Sessions)和科羅拉多大學的約翰遜(Pieter Johnson)相繼指出,這些畸形青蛙並非現代科技的惡果,而是純天然的產物。

畸形的青蛙 | Brett A。 Goodman, Pieter T。 J。 Johnson / Wikimedia Commons

早在畸形青蛙引發關注之前,塞森斯就注意到了,一種吸蟲綱的寄生蟲Ribeiroia ondatrae,會寄生在兩棲動物的後腿裡,而後約翰遜和同事在實驗室裡,使用寄生蟲感染蝌蚪。奇怪的事情發生了,蝌蚪長成了有多條後腿(或者乾脆沒有後腿)的蛙。R。 ondatrae進入蝌蚪體內以後,集中在將來要發育為腿的位置。有一種類似維生素A的分子維甲酸(retinoic acid),對蛙類肢體的發育起著關鍵的調控作用,吸蟲的存在會改變分子的濃度,使發育紊亂,產生畸形。

感染吸蟲,發育畸形的青蛙 | Pieter Johnson et al。 / Science(1999)

雖然並非人類的陰謀,但多足青蛙背後的原因複雜而險惡。R。 ondatrae的生活史非常繁複,讓青蛙多長几條腿,是它完成生命週期的重要手段。

心狠手辣的吸蟲

R。ondatrae吸蟲的生命開始於卵,透過水鳥的糞便排到水裡,孵化成第一階段的幼體,稱為毛蚴(miracidium)。如果遇見扁卷螺科,Helisoma屬的水生蝸牛,毛蚴就會鑽入它體內,在那裡完成孢蚴(sporocyst)、母雷蚴(mother rediae)、子雷蚴(daughter rediae)三階段的發育,並透過無性繁殖大量自我複製。最後,子雷蚴產生能游泳的尾蚴(cercariae),離開蝸牛進入水體,尋找蝌蚪作為第二個宿主。

R。 ondatrae吸蟲的生活史 | Dorina Szuroczki & Jean M L Richardson / Oecologia (2009)

尾蚴在蝌蚪的後肢形成後囊蚴(metacercariae),同時打亂蝌蚪的後腿發育,使之畸形。多了腿的青蛙,跳躍和游泳能力都大大下降,很容易成為鳥的盤中餐,於是後囊蚴遷入鳥類的迴腸,終於性成熟,授精產卵(順便一提,它是雌雄同體)。

寄生生物操縱宿主並不稀奇,我們有操縱螞蟻爬到樹上散播孢子的真菌,還有讓魚變得膽大包天的絛蟲,但是R。 ondatrae讓宿主的身體發生如此徹底的改變,在寄生蟲中也是相當奇特的。

還是人類的錯?

如果R。 ondatrae一直存在,為何直到最近才引發關注?對照過去的兩棲類研究,和博物館裡的蛙類標本,能夠發現,吸蟲的傳播範圍和嚴重程度,在現代有明顯的上升。這對蛙類當然不是好訊息。一些瀕臨滅絕的兩棲類處境因此雪上加霜。

雖然人類並沒有讓青蛙長出許多腿,但吸蟲的突然興盛,跟人類的活動還是脫不開關係。從殖民者到達算起,美國開發的自然溼地,超過1億英畝。人類對環境的影響不可謂不大。蓄水活動大到大壩,小到蓄水池,會養育大量的淡水螺類,為吸蟲提供更多宿主(血吸蟲病的防治,是水利工程必須考慮的一個問題)。而農業產生的肥料、畜糞等排入水中,造成水體富營養化,也使得螺類數量增長。

R。 ondatrae吸蟲 | Internet Archive Book Images

人類對生物分佈的影響,也是重要的因素。水族館和水產養殖,甚至船隻的壓艙水,都把蝸牛、青蛙等R。 ondatrae的宿主,搬運到美國各地,可能因此促進了寄生蟲傳播。人類大量開發自然溼地,水鳥的生存空間減少,“擠”在倖存少數溼地的鳥越多,密度越高,R。 ondatrae傳染的可能性越高。另一方面,一些適應力強的鳥,可能適應在稻田、魚塘等人工水體中生存,甚至鳥口更加興旺。前面說過,人工水體更容易因為富營養化,繁殖出大量的蝸牛,再加上大量可能含蟲卵的鳥糞,結果就是吸蟲的樂園,蛙類的噩夢。

參差多型是幸福

青蛙的病,反映的是生態系統的病態。對此,約翰遜提出了一個意味深長的假說:以生態之“藥”,去治生態之“病”。他與同事們檢查了聖弗朗西斯科灣(San Francisco Bay)幾百處水池,發現物種數量多的水池,青蛙感染R。 ondatrae的機率更小。

感染寄生蟲畸形的蟾蜍 | Pieter Johnson et al。 / Canadian Journal of Zoology (2001)

在生態系統中,生物多樣性增加,感染某一種病原體的機率會降低,稱為稀釋效應(dilution effect),因為物種越多,病原體越可能傳到它無法生存的生物身上,進入死衚衕。所以青蛙的健康,確確實實反映著生態系統的健康,而青蛙的命運,也關係到包括人類在內所有生物的命運。

參考文獻

[1]Johnson, Pieter TJ, et al。 “The effect of trematode infection on amphibian limb development and survivorship。” Science 284。5415 (1999): 802-804。

[2]Lunde, Kevin B。, Pieter TJ Johnson。 “20。 Parasite Infection And Limb Malformations: A Growing Problem In Amphibian Conservation。” Amphibian Declines。 University of California Press, 2005。 124-138。

[3]Venton, Danielle。 “News Feature: Many species, one health。” Proceedings of the National Academy of Sciences 112。6 (2015): 1647-1649。