麼去要去的地方的,因為100多年來,寄生蟲學家一直想找到答案,但沒人成功。
比你優秀的人已經試過了。
”
蘇克迪奧沒有理會導師的忠告[蘇克迪奧沒有理會導師的忠告,Sukhdeo,1997。
],決定去揭開寄生蟲如何定向的秘密。
不幸的是,他走錯了方向。
他以為寄生蟲和外部世界的動物一樣,也在遵循某種梯度的指引。
鲨魚能從幾英裡之外聞到受傷海豹的血腥味,繼而遊向海豹,幕後功臣不僅是它敏銳的嗅覺,還有血液在水體中擴散的簡單規律。
離海豹越遠,血液就越稀薄。
鲨魚順着梯度上升的方向前進,自然而然地就會找到源頭。
要是它偏離了正确方向,血液的氣味就會變淡,于是鲨魚就能糾正錯誤。
梯度在空氣中和在水體裡一樣有效。
梯度幫助蜜蜂找到花朵,幫助鬣狗找到屍體。
跟着梯度走的原理既然适用于海洋和陸地,那麼符合邏輯的推論就是寄生蟲同樣在運用這條規則。
寄生蟲學家搜尋膽囊散發的氣味、像是眼睛的些微特征。
但他們什麼都沒找到。
蘇克迪奧花了好幾年試圖解開這個謎。
他用有機玻璃制造小隔間,将寄生蟲放進去,然後加入各種各樣的化學物質,看寄生蟲會不會遊向源頭。
剛開始他把整個實驗室加熱到體溫水平,後來他搭建了一套管道系統,讓熱水在他的人工腸道中循環。
“我想嘗試用它們會在宿主體内遇到的所有物質。
我首先嘗試的是唾液這種分泌物,然後向下試到腸道分泌物。
”他的所有努力都失敗了。
他無法讓寄生蟲遊向或遠離他放進小隔間裡的任何物質。
寄生蟲有時候确實會做出反應,但反應的方式完全不符合邏輯。
蘇克迪奧說:“每次當小寄生蟲遇到膽汁,就會像發瘋似的遊動。
這并不是我想要的結果,我希望能找到吸引它們的東西。
它們本來會每分鐘來回遊動50次,你把膽汁滴進去,它們會立刻做出反應,開始畫正弦曲線。
”
蘇克迪奧轉入多倫多大學後,繼續尋找寄生蟲定向的關鍵。
随着他的研究的推進,他陷入了學術上的靈薄獄[基督教中的一個地方,指天堂和地獄之間的區域。
]。
他在多倫多認識了他的妻子蘇珊娜,蘇珊娜也在攻讀寄生蟲學的博士,她的導師正是蘇克迪奧所在實驗室的主任。
主任罹患阿爾茨海默病後,蘇克迪奧接管實驗室,成為蘇珊娜的論文導師。
假如他想在寄生蟲學方面真的有所建樹,就應該去其他地方找工作,然而他選擇留在多倫多,年複一年申請越來越多的經費。
他在這個死胡同裡卡了6年,但他發現他得到了自由,能夠去尋找其他科學家認為不可能得到的答案。
蘇克迪奧說:“我沒什麼可失去的。
我可以想幹什麼就幹什麼,我反正沒有未來。
”
他決定将研究範圍擴大到其他物種,例如牛羊肝吸蟲(Fasciolahepatica)。
它是血吸蟲的近親,有着類似的生命周期。
它生活在牛和其他食草的哺乳動物體内,卵随着糞便排出宿主的身體。
它從卵中孵化後在水中遊動尋找螺蛳,在螺蛳體内經曆數代後長大。
尾蚴離開螺蛳的身體,四處遊動,直到遇到某個物體——通常是岩石或植物——附着後長出堅硬的透明包囊,變成囊蚴。
另一頭草食動物吃下囊蚴,囊蚴耐酸的外殼會幫助它安然穿越胃部并進入腸道。
來到腸道後,囊蚴會破殼而出,咬破腸道進入腹腔,然後前往肝髒。
它們會在肝髒内長大為成蟲,成蟲長約1英寸(約2.54厘米),樹葉狀,能夠數以百計地擠在肝髒内,存活11年之久。
肝吸蟲偶爾也會進入人類的身體,但主要的威脅對象是家畜。
在熱帶國家,30%~90%的牛攜帶肝吸蟲[在熱帶國家,30%~90%的牛攜帶肝吸蟲,SpithillandDalton,1998。
],導緻的損失每年高達20億美元。
它們造成的損失巨大,科學家耗費了幾十年時間研究它們,卻還是不知道肝吸蟲究竟是怎麼找到肝髒的。
蘇克迪奧用銅和鋁建造了新的隔間,把肝吸蟲放進去。
他花了3年時間試驗肝髒分泌的各種化學物質,希望能找到是什麼東西吸引肝吸蟲遊向最終的栖息之地。
惱怒之餘,他找到一名著名的肝髒生理學家,想看看他會不會遺漏了什麼引誘劑。
生理學家想了很久,說:“小子,你知道嗎?肝髒四周有個囊,名叫格利森氏囊。
”
蘇克迪奧說:“我知道。
”
生理學家說:“唉,那就是我的宇宙的盡頭了。
”
蘇克迪奧發現,盡管他無法讓肝吸蟲逆流遊向任何一種特定的物質源頭,但某些化學物質會讓肝吸蟲做出劇烈的反應,其中包括膽汁。
他在旋毛蟲身上見過類似的奇特反應,當時他讓旋毛蟲暴露在胃蛋白酶之下。
這時,他在思考研究結果的時候,意識到他一直在從錯誤的角度看待問題。
他将吸蟲或絲蟲視為自生生活的動物,而不是寄生蟲。
身體并不是平靜的海洋,而是一個密閉空間,液體在其中攪動和潑濺。
一個器官釋放的化學物質不可能平滑而順暢地穿過其他器官。
氣味在空氣中會平均擴散到無窮遠處,但身體内的化學标志物必定會遇到各種障礙,會反彈,會飽和,摧毀它有可能提供的任何線索。
蘇克迪奧在辦公室裡向我解釋他的頓悟,朝着牆壁揮舞手臂。
“想要形成梯度,你需要一個開放系統,而且不能有湍流。
我在房間裡放一塊吐司,你會聞到氣味,找到它在什麼地方。
要是在封閉的房間,氣味很快就會飽和。
因為它處于一個封閉系統之中,不可能形成梯度。
假如你把腸道放進這個系統裡,也會得到相同的結果。
”
寄生蟲所處的世界和我們生活的世界截然不同,它擁有自己特定的限制和機會。
由于身體内部的奇異狀态,蘇克迪奧考慮寄生蟲有可能不是通過梯度來定向的,而是僅對少數幾種不同的刺激物做出反應。
康拉德·洛倫茲演示過,外部世界中可自由活動的動物在發現自己處于可預測的情境之中,會依靠反射性的行為來做出反應。
假如你是一隻鵝,你的一個蛋要滾出你的窩了,你會通過一系列無意識的動作來把蛋弄回去:伸出脖子,收回脖子,低頭。
這樣就能用你的喙擋住蛋并把它撥回窩裡了,你完全不需要對蛋本身投入注意力。
假如生物學家在這個過程中從鵝的喙底下偷偷地拿開蛋,鵝還是會繼續把脖子拉回去。
蘇克迪奧猜想寄生蟲有可能比非寄生蟲更依賴這種程序化的行為。
身體在某些方面比外部世界更容易預測。
出生在落基山脈的山獅必須了解其活動範圍的環境,每次發生山火或滑坡,或者停車場突然改變地形,它都必須重新學習。
寄生蟲能夠安全地穿行于老鼠的身體之内,它知道自己正在穿過的這個小生态圈與其他老鼠的身體内部幾乎完全相同。
心髒永遠位于雙肺外側,眼睛永遠位于大腦前方。
通過對旅程中的特定地标做出特定反應,寄生蟲能夠前往它們需要去的任何地方。
蘇克迪奧說:“其他的一切都不重要,它們不必浪費時間去生成神經元,識别除此之外的任何事物。
”
旋毛蟲和肝吸蟲的所有怪異行為都得到了解釋,它們有通往成功的直截了當的解決方案。
旋毛蟲蜷縮在肌肉包囊裡,随着包囊落入胃部。
它們在胃部感知到一種化學物質的存在,這種化學物質名叫胃蛋白酶,能夠分解胃裡的食物;旋毛蟲的回應是開始扭動身體。
“最初的運動使得它們突破包囊。
你會看見它們像揮舞鞭子似的扭動尾部,直到尾巴破殼而出,它們來到胃裡。
”它們所寄生的那一小塊肌肉通過胃部進入腸道,而膽汁順着導管從肝髒流進腸道,幫助消化食物。
膽汁是第二個觸發器,使得旋毛蟲的動作從甩尾變成蛇行。
它們于是從食物中爬出來,進入腸道。
蘇克迪奧想出了一個辦法來檢驗他的猜想。
他說:“假如我能改變膽汁流入的位置呢?我學過大量外科手術的知識,我能插入套管,把膽汁導向我想讓它去的任何地方。
”無論他在腸道内把膽汁的源頭移動到哪兒,旋毛蟲都會在那裡定居下來。
“它們去那裡隻有一個原因,那就是膽汁。
”
蘇克迪奧于是又去研究肝吸蟲,發現它們遵循的同樣是規則,而不是梯度。
它們所經曆的旅程比旋毛蟲長,因此需要三條規則,而不是兩條。
肝髒中的囊蚴落入腸道後,它們同樣會感知到膽汁的存在。
一旦感知到膽汁,囊蚴就開始抽動——“它會開始痙攣。
”蘇克迪奧說。
随着囊蚴的蠕動,它會破開包囊,同樣的動作驅使它咬穿腸道黏糊糊的内壁和外壁,進入腹腔。
肝吸蟲有兩個吸盤,一個在口部附近,另一個在腹部。
它會先伸出前半身,用口吸盤吸住一個地方,把後半身拉過去,然後用腹吸盤固定身體,這樣就可以完成爬行了。
吸蟲還會“彈行”,它的整個身體像劇烈痙攣似的突然伸縮,然後同時松開兩個吸盤。
僅僅通過這些動作,吸蟲就能夠到達肝髒了。
它不需要一本《格雷氏解剖學》來為它指路。
吸蟲離開小腸後,會把自己彈進腹腔,最終抵達腹部肌肉的光滑内壁。
第二天,吸蟲轉為爬行。
現在它躲過了腸道内的激流,可以沿着腹腔内壁慢慢爬行,不再需要擔心被沖走。
過了這個階段,無論選擇什麼路線,爬行的肝吸蟲幾乎總是能夠抵達肝髒。
你也許會認為肝吸蟲至少必須知道幾件事情:比方說哪個方向是上,哪個方向是下,或者肝髒是緊靠着胰腺而不是膽囊。
不,它不需要。
吸蟲利用了一個關鍵的事實:腹腔實際上就像沙灘排球的内壁。
即便它徑直爬向底部,隻要它沿着一條直線繼續爬,到底後還是會爬向頂部,遲早能抵達位于頂部的肝髒。
蘇克迪奧發現95%的吸蟲是從肝髒與橫膈膜相接的上半部進入肝髒的,那裡位于腹腔的最頂部,這就是原因。
盡管肝髒的下半部更大也更靠近腸道,卻隻有5%的吸蟲從那裡進入肝髒。
蘇克迪奧花了10年才搞清楚這兩種寄生蟲是如何定向的。
現在他已經算是個頗有名望的科學家了。
令他驚訝的是,盡管他在冷宮裡待了好幾年,羅格斯大學還是給了他一份寄生蟲學家的工作。
他的實驗室招滿了學生,他們急切地想要揭開其他寄生蟲的定向奧秘。
蘇克迪奧還在思考該如何将他的發現改造成殺死寄生蟲的手段,也就是在錯誤的時間向寄生蟲釋放定向信号。
他還有許多其他的謎團需要解開。
上次和蘇克迪奧談話的時候,他正在研究另一種吸蟲。
它剛開始也生活在一種淡水螺的身體内,離開這個宿主之後,它要尋找的不是羊,而是一條魚。
魚遊過時,吸蟲會嵌入它的尾部,然後鑽進肉裡。
吸蟲會徑直穿過肌肉,前往魚的頭部,然後栖息在魚眼的水晶體内。
他說:“看起來,前人的所有想法都是錯誤的,因此我們必須從頭開始。
”
蘇克迪奧赢得了其他寄生蟲學家的尊重,因為他證明了寄生蟲存在行為模式,寄生蟲會以特定的方式穿過宿主身體内獨特的内部環境,而我們能夠搞清楚它們所遵循的規則。
不久以前,他甚至因為他的工作而獲得了一個獎項,他經常一臉困惑地把獎牌遞給訪客欣賞。
“他們發獎給我的時候,我說:‘我何德何能能得到這個獎?’要知道,我被排斥了那麼多年。
”提到他如何受到無視和嘲笑時,口吻中帶着一絲情緒。
他曾經向一家期刊投過一篇動物行為學方面的論文,結果被退稿了。
他問編輯為什麼,編輯重新讀了一遍,這次卻接受了,說:“我完全不了解寄生蟲的行為方式。
請原諒我的脊椎動物沙文主義。
”說他有錯的寄生蟲學家不隻是他以前的導師。
“有一次我去參加研讨會,我說在研究寄生蟲的時候,我們必須使用生态學的概念,一名老寄生蟲學家站起來,噴着唾沫星子大喊‘異端’‘歪理邪說’!”
這個詞讓蘇克迪奧笑了起來,那一刻他的山羊胡顯得格外像是魔鬼。
“那是我學術生涯的最高點。
”
寄生蟲在宿