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啥?你脚下有几千万条小虫?!

啥?你脚下有几千万条小虫?!

科学

土壤里有什么动物?也许你能想到蚯蚓、蚂蚁、甲虫、蜈蚣,但是一篇发表在国际顶刊《自然》上的论文告诉你,在你脚下十五厘米深的土壤里,就有超过100000000000000000000条线虫(一共20个0,别查了),数量堪比银河系里的恒星。


线虫是什么虫?这么多的线虫盘踞在我们脚下对我们有什么影响么?


你知道的线虫,几乎都不是线虫


线虫,看到它的名字你是不是本能的想到了诱导螳螂跳水的铁线虫?或者想到了让你闹肚子的蛔虫?确实,从身材上看它们都是细长如线的,特别是铁线虫名字里就带着“线虫”二字。但在分类学上,它们其实都是属于线形动物门(Nematomorpha)的动物,而非线虫动物门(Nematoda)的动物。 


是的,线虫动物门和线形动物门,一字之差,差之千里。


线虫动物门

图源:wikipedia


从形态上看,线虫动物门的动物跟线形动物门的动物长相类似,都是细长如线。但是从长度上来看,线虫动物门的生物普遍身材极度娇小,一条普通的线虫体长只有一两毫米,颜色介于乳白色到无色透明之间。


如果把一条线虫放在我们眼前,以我们人类的视力几乎是看不见的。而线形动物门的动物普遍要大很多,比如动辄就是十几厘米的铁线虫,或者担担面一般粗细的蛔虫



此外,线虫动物门的生物食性、生存环境高度复杂。按照食性划分,线虫可以分为食细菌性线虫、捕食性线虫、植物寄生性线虫等好几大类,可以说从动物、植物到微生物就没有这个类群不能吃的。


按照生境划分,它们又可以分土壤线虫、淡水线虫、海洋线虫、寄生线虫等好几大类,几乎也是对地球全域覆盖。而线形动物门的动物都是过着寄生的生活,生命中必须要有一个阶段是呆在别的动物体内的。


正是因为线虫动物门的动物身材小,所以虽然它们的数量比老板给你的工作量还多,但你完全感觉不到它们的存在——正如老板给你的薪水。



但就像这微不足道的薪水养活了你,这些微不足道的线虫也养活了很多自然界其他生物。前面说过,线虫动物门的动物几乎涵盖了所有的营养类型,覆盖了几乎全部的地球表面,加之它们数量极多,所以它们构成了食物网中非常重要的一环,是生态系统中基石般的存在。


除此之外,很多线虫也实打实地影响了我们人类的生活。下面就是一些知名线虫。


生命大使——秀丽隐杆线虫


即使你不是学生物或者医学的,大概也听过这种线虫的名字。秀丽隐杆线虫的体长只有1毫米,体色透明,发育周期短,繁殖极其容易。更难能可贵的是,它有40%的基因都跟人的基因具有同源性,这让它几乎成了一个完美的实验动物。


功能强大的模式生物:秀丽隐杆线虫

图源:wikipedia


自1965年,一个叫布雷诺(Sydney Brenner)的科学家首次将其应用于实验后,历经多半个世纪的探索,现在它已经成为了生物研究、医学研究中必备的实验材料。无论是生理生化、疾病探究,到环境监测、宇宙探索,你几乎都能发现它的身影


天敌生物——昆虫病原线虫


昆虫病原线虫是一类以昆虫为寄主的线虫,对寄主昆虫具有致死性。它们平时潜伏在土壤等自然环境里,遇到昆虫就从它们的气孔、肛门,或者体节之间钻进去


钻进去之后,这些线虫会向昆虫的体腔内释放携带的共生细菌(昆虫病原线虫与它携带的细菌其实并不是严格意义上的共生关系,用“共生细菌”这个称呼只是学界的习惯称呼)。这些共生细菌会引起昆虫败血症,进而杀死昆虫。线虫再以增殖的细菌和昆虫组织为食,进而繁殖。


迷你指甲盖似的昆虫病原线虫

图源:wikipedia


目前,随着害虫对传统杀虫剂耐药性的提高以及人们环保意识的增强,生物防治技术已经越来越受到人们的青睐,而靶向性好(即寄主相对少)、效率高的昆虫病原线虫有望成为新一代生物防治工具


比如南开大学的阮维斌教授团队,就已经开始探索用昆虫病原线虫杀灭农业害虫——韭菜迟眼蕈蚊(幼虫为韭菜根蛆),为农民增产增收的致富路了。


潜伏杀手——根结线虫


有让农民开心的线虫,就有让农民不开心的线虫,比如根结线虫。平时它潜伏在土壤里,一旦农民种上农作物,比如各种瓜、萝卜、番茄等,它们就会从根部入侵植物,进而与植物抢夺养分、释放毒素,破口处还可能会让其他农业有害微生物趁机进入植物,最终导致作物减产绝收。


放大了500倍的根结线虫

图源:wikipedia


相比于其他的农业病害,根结线虫具有隐蔽性强、根除难度大等特点。为了杀灭它,很多农民会使用各种化学药剂,这些药剂在短期内有一定作用,但长期使用不但提高了线虫的耐药性,还会引起土壤污染、土壤生物多样性降低等问题,进而让农业产量更低。


外来敌人——松材线虫


还有一类大名鼎鼎的植物病害线虫——松材线虫,专门危害松科的植物。前段时间,安徽黄山小小的登上了一下热搜。起因是有个网友在小红书上发了个帖子说自己买的木质家具被拒运,原因是黄山当地有“禁木令”。



虽然后来当地的林业局解释了一下这是快递公司的政策,本意是降低松材线虫入侵风险,保护黄山松木,特别是迎客松,但很多小伙伴依旧觉得有点小题大做,并纷纷留言:松材线虫是啥?有必要这么大阵仗么?


答案是:有。


虽然快递公司的做法有点过于死板,但因为松材线虫的破坏力不容小嘘,所以加强警惕是很有必要的。在我们国家,松材线虫属于外来入侵生物


外来入侵生物松材线虫

图源:wikipedia


1982年,我国南京首次发现了它的踪影,据推测应该是跟随松木制品进入的我国。在自然中,松材线虫本身的传播扩散能力极其有限,但它可以利用天牛等媒介生物进行传播


媒介昆虫天牛

图源:wikipedia


当这些蛀干害虫在松树内化蛹时,松材线虫就会主动向昆虫蛹靠近,当蛹变成成虫时,它们就会趁机钻进成虫体内,进而伴随着成虫从一棵树传播到另一棵树,过程有点类似人类搭乘公交车旅游。


松材线虫引起的松材线虫病具有潜伏期症状不明显、发病后几乎无药可救等特点,因此被称为松树的“癌症”。每年松材线虫都给我国林业造成千万级的损失。而目前,除了对疫木进行机械砍伐、焚烧,还没有特别有效的防治方法。


总的来说,线虫是一类体型虽小,但影响颇大的生物。目前学界对它的研究还远远不够,在它们的身上,也许还隐藏着更多能帮助我们更好的认识世界、改变世界的秘密。



参考文献van den Hoogen, J., Geisen, S., Routh, D. et al. Soil nematode abundance and functional group composition at a global scale. Nature 572, 194–198 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1418-6


撰文 | 单少杰

微信编辑 | 未末

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