圖片來源：John R. Cooley, et al. Scientific Reports

最近，美國的一些地方出現了奇怪的景象：地上落滿了沒有“屁股”的蟬，這些蟬從(cong) 腹部以下都呈現出發白的跡象。它們(men) 的身上究竟發生了什麽(me) ？這樁慘案可能還要從(cong) 17年前開始說起。

撰文丨楊心舟

破土而出

這滿地殘缺的屍體(ti) 都來自一種特殊的蟬——北美周期性蟬。根據出現的周期，這種蟬還有著特殊的昵稱，比如“13年蟬”或“17年蟬”。言下之意，它們(men) 的成蟲需要花費13或17年才會(hui) 從(cong) 地下爬出來，完成從(cong) 生到死的生命周期。在此之前，它們(men) 的若蟲形態都會(hui) 生活在地下。

在美國，一共有7種周期性蟬（3種“17年蟬”，4種“13年蟬”）。往下細分時，出現在同一片地區，同時從(cong) 地麵爬出的周期性蟬會(hui) 被歸到同一分支，稱作Brood。所有的Brood按照羅馬數字進行分類，其中Brood X屬於(yu) 最大的一個(ge) 種群。最近這一批出發前往地麵的“17年蟬”，就屬於(yu) Brood X，這意味著它們(men) 在2004年就以若蟲形態從(cong) 樹上掉落到了地麵，然後在地下以草根或樹根為(wei) 生。

3種“17年蟬” （圖片來源：Cherie Sinnen/SA）

盡管它們(men) 在地下慢慢成熟，但轉變卻仿佛在一瞬間發生。這是因為(wei) 成蟲會(hui) 在同一時段爬出地麵，飛上樹幹。在高峰期最多能達到每英畝(mu) （約0.4公頃）140萬(wan) 隻，你可以想象一片烏(wu) 壓壓的蟬在眼前飛的場景。當蟬爬出地麵後，留給它們(men) 的時間並不多。成蟲會(hui) 立即飛到樹上開始求偶，並找到配偶開始繁殖下一代。

健康的Brood X（圖片來源：wikipedia）

有趣的是，Brood蟬是為(wei) 數不多生活周期與(yu) 捕獵者/病原體(ti) 相同的物種。放到當下的場景裏，即“17年蟬”開始行動時，它的敵人也開始行動了。一種名為(wei) 蟬團孢黴菌（Massospora cicadina）的真菌，簡直就是與(yu) “17年蟬”形影不離。按照長期研究該領域專(zhuan) 家Matt Kasson的說法，這種真菌隻選擇性地感染周期性蟬。Kasson是西弗吉尼亞(ya) 大學的傳(chuan) 染病學家，他一直在叢(cong) 林裏等待這批“17年蟬”破土。

感染的方式有兩(liang) 種，一種是在成蟲之間傳(chuan) 播，一旦成蟲攜帶了團孢黴菌，它在交配的時候就會(hui) 將團孢黴菌的分生孢子帶給配偶，如此往複，也被稱為(wei) 昆蟲界的“性傳(chuan) 播”疾病；

還有一些團孢黴菌會(hui) 進入休眠的孢子形式，落在土壤上，等待感染下一代破土而出的“17年蟬”。如此一來，團孢黴菌也完成了17年一次的繁衍過程。（如果感染了其他種類的周期性蟬，團孢黴菌的曆程也會(hui) 隨著它們(men) 的生命周期而變。）

不願停歇地傳(chuan) 播

當“17年蟬”爬出地麵沾上團孢黴菌時，7-10天內(nei) 基本是什麽(me) 都看不出來的。但是經過這一段具有欺騙性的沉寂期，真菌可怕的一麵就出現了。感染了團孢黴菌的蟬腹部後半截會(hui) 開始脫落，並且露出一個(ge) 白色團塊。這就是真菌這些天的傑作，它們(men) 占據了蟬“屁股”的位置。此時，隻要蟬嚐試飛行或者爬行都會(hui) 將真菌孢子帶向更多的地方。

圖片來源：John R. Cooley, et al. Scientific Reports

但最重要的傳(chuan) 播方式仍然是“性傳(chuan) 播”，即使它們(men) 被感染之後生殖器已經脫落，但是蟬好像意識不到這個(ge) 問題，仍然會(hui) 瘋狂地尋找異性進行交配。當然，雄性和雌性的傳(chuan) 播方式可能略有不同。

當雄性感染了團孢黴菌並露出小白頭之後，它們(men) 就已經失去了生殖器。但是雄蟬並不會(hui) 死亡，仍然會(hui) 發出特有的求偶聲，震動自己的翅膀吸引雌性。這時候，如果哪隻雌性被這種求偶聲吸引了，就會(hui) 成為(wei) 下一個(ge) 被害者。與(yu) 感染的雄性交配並不能讓雌性的卵受精，但是雌性會(hui) 收到真菌大禮包，團孢黴菌簡直就是昆蟲界的梅毒。

如果是雌性被感染了，情況可能更加“刺激”。雌性因為(wei) 需要存放卵，腹部的結構要稍微比雄性緊實一點，生殖器也能得到部分保留。不過，當雄性來與(yu) 雌性交配時，雌性生殖器已經經受不住原本正常的交配過程，往往會(hui) 脫落並被雄性帶走。根據Kasson的觀察，這些攜帶了雌性生殖器的雄蟬不僅(jin) 會(hui) 感染真菌，並且有一些會(hui) 像雌性一樣扇動翅膀，吸引其他雄性，實現雄雄傳(chuan) 染。

圖片來源：Matt Kasson

實際上，在感染的早期，一些雄蟬就會(hui) 吸引雄蟬，並在對方接近或嚐試交配時傳(chuan) 播真菌。這也是真菌操縱的一種特殊策略，因為(wei) 讓雄性充當傳(chuan) 播大軍(jun) 效率要高出許多。健康雌蟬通常在受精後便不會(hui) 再進行交配，但雄蟬會(hui) 不停地尋找合適的交配對象，這得以讓真菌傳(chuan) 播網絡成倍地擴大。

隱藏的操控分子

真菌究竟是怎樣使得17年蟬變成性傳(chuan) 播機器的？《真菌生態學》的一項研究發現，卡西酮可能是操控的關(guan) 鍵。卡西酮是一種天然存在的激動劑，屬於(yu) 安非他命類化合物家族，化學成分上與(yu) 其相似的還有麻黃堿。

過去，研究者已經在阿拉伯茶中發現了卡西酮，非洲東(dong) 北部的當地人喜歡嚼這種葉片用來取樂(le) ，從(cong) 而產(chan) 生愉悅的興(xing) 奮感。而人工合成的卡西酮是精神藥物協定中的第一類藥物，此類藥物通常認為(wei) 對健康有嚴(yan) 重影響。美國緝毒局已經將卡西酮列為(wei) 了一級管製品，含有它的阿拉伯茶則被列為(wei) 非法藥物。

阿拉伯茶 圖片來源：wikipedia

順帶一提，這種含有卡西酮的毒品還有著一類稱呼叫做浴鹽。服用了這種毒品的人會(hui) 出現過度興(xing) 奮、焦躁、妄想和幻覺等一係列症狀。2012年，佛羅裏達州一名女性在服用浴鹽之後，出現了精神錯亂(luan) ，開始瘋狂撕咬路人的臉部，此事也在當年傳(chuan) 為(wei) 現實版的“喪(sang) 屍出籠”。

在此前的初步研究中，研究者發現被感染的另一種群Brood VI的真菌團中100%含有卡西酮。並且，他們(men) 在調查中發現，卡西酮並不隻是植物才能合成，真菌同樣可以。當作者嚐試在真菌中阻斷卡西酮的合成酶，團孢黴菌會(hui) 失去代謝持續性，並且合成卡西酮的通路也無法正常運作。

研究者推測，團孢黴菌合成的卡西酮足夠讓蟬保持興(xing) 奮的狀態，它們(men) 不再想進食，不再想休息。它們(men) 也不會(hui) 撕咬其它同伴，唯一想做的事情就是繁殖，不停地繁殖。

當然，驗證這一說法最直觀的方式可能需要向蟬體(ti) 內(nei) 加入卡西酮，再觀察它們(men) 行為(wei) 的變化，目前Kasson正在嚐試完成這一實驗。不過，即使團孢黴菌的控製是如此特別，Brood蟬仍然不會(hui) 完全屈服。在蟬破土之初，隻有5%的蟬會(hui) 被感染，考慮到Brood蟬分布得很廣，大部分地區的蟬還是可以過得很健康的。

當地的一份奇怪提示：在爆發期，大家不要嚐試舔帶白點的蟬，也不要親(qin) 小貓小狗，它們(men) 可能剛舔完蟬。


關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情