自然界沒有一個(gè)物種是邊緣人，都是復(fù)雜生態(tài)系的一份子。其中，獵食者和獵物、宿主和病原菌均是生態(tài)系很常見的關(guān)系。以地球上數(shù)目最多的動(dòng)物"線蟲"為例，若我們能了解它的天敵——線蟲捕捉菌和杏鮑菇等等真菌是如何捕抓線蟲，就有機(jī)會(huì)找出生物防治方法，對(duì)抗危害人類或農(nóng)作物的寄生性線蟲。

    蟲，有些人看到這個(gè)字就嚇得腳軟。但對(duì)于研究人員而言，顯微鏡下的蟲，尤其是小小的線蟲，是會(huì)扭來(lái)扭去的小可愛，"它們雖然很小、肉眼看不清楚，但在顯微鏡下，它們有很多秘密要跟我們說(shuō)。"

    肉食性真菌與線蟲的狩獵對(duì)決！

    小小的線蟲和真菌，在顯微鏡下訴說(shuō)的"秘密"，不是哪位明星談戀愛的八卦，而是獵物和獵食者彼此如何攻防，這是生物非常普遍的關(guān)系。因?yàn)闆]有任何物種可單獨(dú)存在，為了存活下去，獵食者要抓準(zhǔn)時(shí)機(jī)覺醒獵魂，而獵物要想辦法避開被捕食的處境。

    這種史詩(shī)般的狩獵對(duì)決，激起薛雁冰的好奇心。然而，她可沒辦法將獵豹和羚羊抓回實(shí)驗(yàn)室研究，但生活史短暫、可用遺傳學(xué)的方式研究的線蟲和真菌 （如線蟲捕捉菌和杏鮑菇），可以在分子層次做研究，回答以下好奇的問題：

    肉食性真菌不斷獨(dú)立演化出來(lái)，在生物學(xué)上代表什么意義？分子機(jī)制又是什么呢？

    線蟲 （門）是地球上數(shù)量最多的動(dòng)物，真菌處處遇到線蟲，而許多不同種類的真菌不約而同"獨(dú)立"演化出吃蟲的能力，值得深究。更令人驚奇的是，不同肉食性真菌捕捉線蟲獵物的機(jī)制截然不同。

    這個(gè)現(xiàn)象不但有趣，未來(lái)也有機(jī)會(huì)發(fā)展生物防治，因?yàn)樵S多寄生性線蟲也可能被相同機(jī)制殺死。大自然中有很多動(dòng)植物的寄生性線蟲，有些會(huì)造成農(nóng)作物生病、產(chǎn)量減少，有些會(huì)危害人或動(dòng)物的健康。但若想對(duì)抗這些寄生性線蟲，可先了解：它們的天敵是透過(guò)什么樣的互動(dòng)來(lái)抓住線蟲，然后"偷師"這些殺蟲絕招。

    實(shí)驗(yàn)室選擇的 C.elegans 線蟲，雖然不是寄生性線蟲，但是一種從 1970 年代迄今被廣泛研究的模式生物，在顯微鏡下扭來(lái)扭去，為科學(xué)家解開生命之謎。許多諾貝爾獎(jiǎng)的重大發(fā)現(xiàn)，都要?dú)w功于 C.elegans 線蟲的犧牲小我。

    除了 C.elegans 線蟲，薛雁冰的實(shí)驗(yàn)室也住著它的獵食者、大自然常見的真菌──線蟲捕捉菌 A.oligospora 和杏鮑菇（沒錯(cuò)，就是我們吃的杏鮑菇），這兩者在某些饑餓"條件下都會(huì)捕食線蟲。這些吃線蟲的真菌，不是天生的戰(zhàn)斗民族，而是它們?cè)谌钡沫h(huán)境中餓到了，需要捕食線蟲以攝取養(yǎng)分。兩者殺害線蟲的手段不一樣，可以簡(jiǎn)單想象成：線蟲捕捉菌擅長(zhǎng)設(shè)"陷阱"，而杏鮑菇專攻"下毒"。

    獵魂覺醒！線蟲捕捉菌這樣設(shè)陷阱

    當(dāng)環(huán)境中的氮養(yǎng)分不足，真菌 A.oligospora 一旦偵測(cè)到環(huán)境中存在線蟲，就會(huì)形成黏黏的菌絲陷阱，像蜘蛛網(wǎng)等待線蟲納命來(lái)。一旦 C.elegans 線蟲被真菌 A.oligospora 的菌絲陷阱黏住后，就會(huì)漸漸氣絕身亡，然后被慢慢消化掉。

    這命案過(guò)程中間、以及案發(fā)前后發(fā)生了什么事？薛雁冰團(tuán)隊(duì)透過(guò)遺傳學(xué)、基因體學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和分子生物實(shí)驗(yàn)，像刑事鑒識(shí)中心般，剖析出線蟲捕捉菌 A.oligospora 的五個(gè)犯案步驟：

    吸引獵物 → 發(fā)現(xiàn)獵物 → 設(shè)下陷阱 → 抓住獵物 → 飽餐一頓！

    事情要從 C.elegans 線蟲的蟲生故事說(shuō)起，它從蟲卵長(zhǎng)為成蟲大約只需兩日，終其一生只有兩個(gè)使命：成長(zhǎng)、交配。從這個(gè)角度來(lái)看真好命。

    因?yàn)榫€蟲捕捉菌無(wú)法移動(dòng)，需要想辦法"吸引"獵物上門。薛雁冰團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，真菌 A.oligospora 看準(zhǔn)線蟲隨時(shí)隨地都在尋找"交配對(duì)象"和"食物"，就分泌出和線蟲性荷爾蒙相似的化合物、以及像線蟲食物的化合物，借此吸引獵物。

    線蟲捕捉菌 A.oligospora 如何知道獵物來(lái)了呢？請(qǐng)?jiān)囍叵?，?dāng)你肚子餓了，如何發(fā)現(xiàn)附近有食物，可能是鼻子聞到"前面那個(gè)好香喔"。線蟲捕捉菌 A.oligospora 也類似如此，當(dāng)它偵測(cè)到線蟲身上特殊的"誘惑"，就知道要趕快設(shè)下陷阱、捕捉獵物。

    C.elegans 線蟲并沒有夢(mèng)幻誘惑的體香，而是會(huì)分泌稱作 Ascarosides （暫無(wú)中文譯名）的糖分子，這種糖分子的結(jié)構(gòu)多達(dá)上百種。不同結(jié)構(gòu)的 Ascarosides 糖分子，有些用于調(diào)控線蟲自身的發(fā)育，有些作為尋找交配對(duì)象的語(yǔ)言。

    身為獵食者的真菌 A.oligospora ，可稱贊它聰明又心機(jī)重，知道這些 Ascarosides 糖分子是線蟲的必要分泌物，那么獵食者只要學(xué)會(huì)辨識(shí)這些糖分子，就能偵測(cè)身邊有沒有好吃的線蟲靠近，并且趕快長(zhǎng)出黏黏的菌絲陷阱，將線蟲黏住，最終化為肚中物。

    用毒高手！杏鮑菇的麻痹術(shù)

    杏鮑菇也是線蟲殺手，但擅長(zhǎng)"用毒"！它們不管環(huán)境有沒有線蟲，只要"餓了"就會(huì)分泌毒素。線蟲誤入毒素范圍，立刻被麻痺！因?yàn)橹挥芯€蟲神經(jīng)細(xì)胞末端的感覺神經(jīng)纖毛一接觸到毒素，毒素立刻會(huì)從這個(gè)"破口"竄進(jìn)線蟲全身。

    杏鮑菇的毒素會(huì)引起線蟲的神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞的鈣離子突然增加，導(dǎo)致肌肉劇烈收縮、麻痹，接著全身細(xì)胞跟著壞死，線蟲很快就一命嗚呼。

    更恐怖的是，哪怕只有一顆細(xì)胞的神經(jīng)感覺纖毛接觸到毒素，線蟲也難逃一死，毒性厲害非常。

    "面對(duì)肉食性真菌，線蟲的感覺神經(jīng)纖毛是它的阿基里斯腱。"

    奇特的是，雖然這個(gè)毒素會(huì)引發(fā)全身麻痹，但這種麻痹不是藉由"神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)"傳遞訊號(hào)所造成的。說(shuō)白話一點(diǎn)，這個(gè)毒素不需要透過(guò)神經(jīng)傳遞麻痹訊號(hào)，即可造成全身麻痹，這個(gè)發(fā)現(xiàn)在生物防治上極富意義。

    因?yàn)樗械募纳x治療藥物皆是調(diào)控神經(jīng)活性，而且許多寄生蟲已對(duì)這些藥物產(chǎn)生抗藥性，薛雁冰團(tuán)隊(duì)找到的杏鮑菇殺蟲途徑，不是調(diào)控神經(jīng)活性，而且這個(gè)機(jī)制在其他線蟲身上也都相同。研究員可藉此另辟蹊徑，找到新型寄生蟲治療藥物。

    結(jié)語(yǔ)：

    未來(lái)仍會(huì)繼續(xù)拼湊出線蟲與真菌的完整故事："線蟲的哪些 Ascarosides 糖分子，會(huì)引誘線蟲捕捉菌長(zhǎng)出陷阱？在千萬(wàn)年的共同演化中，線蟲是否不甘于挨打，也演化出反制的機(jī)制？杏鮑菇的毒素究竟是什么？"除了觀察短時(shí)間內(nèi)獵物和獵食者的攻防戰(zhàn)，也透過(guò)實(shí)驗(yàn)操作來(lái)觀察兩者長(zhǎng)時(shí)間的演化軍備競(jìng)賽（Evolutionary arms race）——如何經(jīng)由基因和性狀的變異，提升自己的防御值，成功存活下來(lái)的獵物，因而可以將這組基因遺傳給子代；同時(shí)，獵食者也會(huì)發(fā)生基因和性狀的變異，提升自己的獵殺能力。

    當(dāng)線蟲和線蟲捕捉菌打得火熱，它們可能沒想到，旁邊正有一群好奇的研究團(tuán)隊(duì)，一邊透過(guò)顯微鏡觀察戰(zhàn)況，一邊透過(guò)實(shí)驗(yàn)解析雙方的戰(zhàn)斗防御力。為了將來(lái)的寄生性線蟲生物防治發(fā)展，讓我們對(duì)于這些在實(shí)驗(yàn)室犧牲小我的線蟲們，致上最高的敬意。