财新传媒
位置:博客 > 知识分子 > 神奇!是什么让老鼠不怕猫?

神奇!是什么让老鼠不怕猫?

pixabay.com
 
- 编者按 -
 
2020年1月,《知识分子》编辑部为读者朋友们准备了一批文章,其中包括老鼠与猫的故事,实验鼠为人类作出的贡献,黑猩猩学习的秘密等,计划在农历鼠年春节期间刊发。新冠疫情暴发,武汉与湖北形势告急,整个编辑部投入到了疫情的报道中,这批文章也被搁置。
 
幸运的是,目前国内疫情已经得到了很好的控制,新冠疫苗的有序接种,让我们看到了摆脱新冠的希望。鼠年就要结束了,这些备稿也是时候与读者朋友见面了。今天发表的文章,是关于老鼠的胆子为什么会变大的故事,希望大家喜欢。
 
撰文 | 计永胜
 
责编 | 陈晓雪
 
“小老鼠,上灯台,偷油吃,下不来,叫奶奶,抱猫来,叽里咕噜滚下来… …”
 
老鼠生性胆小机警,生活中,我们常用 “胆小如鼠” 来形容一个人懦弱怕事。老鼠怕猫是我们认为天经地义的事情。俗话说,八斤猫能驱千斤鼠。这一对儿冤家也常被搬上屏幕,为我们的生活带来欢乐,例如《猫和老鼠》和《黑猫警长》。
 
那么,老鼠有没有不怕猫的时候呢?
 
答案是肯定的。比如说老鼠感染了一种叫做刚地弓形虫(Toxoplasma gondii )的寄生虫。
 
1908年,法国细菌学家查尔斯·尼科尔(Charles J. H. Nicolle,1928年诺贝尔生理学或医学奖获得者)在突尼斯的刚地疏趾鼠体内发现了这种只有几个微米大小的细胞内寄生原虫。后来随着研究的深入,人们发现,弓形虫只在家猫和猫科动物(虎、狮等)体内进行有性生殖(雌雄配对),而它的无性繁殖可以发生在几乎所有温血动物(比如老鼠)的有核细胞内。
 
值得一提的是,弓形虫的感染常常比较 “温和”。在免疫力正常的动物体内,弓形虫以一种叫做组织包囊(Tissue Cyst)的形式存在于动物大脑或肌肉中,呈慢性感染。只有当动物免疫力低下时,弓形虫感染才会引起严重的临床后果,比如脑炎、视网膜脉络膜炎等。
图1. 脑组织中的弓形虫包囊(C)(图源:USDA)
 
慢性感染并不表示弓形虫对动物没有影响,何况它感染的部位是大脑。
 
早在2014年,加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系教授Michael B. Eisen团队就发现,慢性感染弓形虫的小鼠对猫尿液的畏惧程度降低了,甚至喜欢上了猫尿的气味。并且在研究人员将小鼠体内的弓形虫完全清除后,这种变化并没有发生反转 [1]。
图2. 感染弓形虫的小鼠对猫尿液恐惧感降低。(虚线框表示弓形虫感染组,图源:PLoS One )
 
通俗地讲,老鼠胆子变大了,不再害怕猫留下的痕迹和气味,而且一时感染,终生受用。
 
有人不禁要问,既然老鼠感染弓形虫后连猫都不怕,那么它对其他捕食者或威胁的恐惧感有没有变化呢?
 
2020年1月14日,瑞士日内瓦大学医学院微生物学与分子医学系教授 Dominique Soldati-Favre 团队在 Cell Reports 发表论文称,慢性感染弓形虫的小鼠,不只是针对猫的胆子变大,面对其他捕食者的胆子也会变大 [2]。
“我们发现感染弓形虫的小鼠的恐惧感丧失不仅仅是针对猫的,” 文章通讯作者 Dominique Soldati-Favre 接受《科学》杂志采访时表示 [3],“这些小鼠思维很活跃,四处游走探索。”
 
在该研究中,科研人员首先建立了弓形虫慢性感染的小鼠模型,并新奇地发现,在慢性感染状态下,小鼠的焦虑水平降低了,更喜欢去探索未知的东西。
 
难道小鼠的胆子真的变大了?随后,研究人员检测了小鼠对不同动物尿液的恐惧程度。结果显示,弓形虫慢性感染的小鼠对猫尿液的恐惧程度明显降低。更有趣的是,这组小鼠同样不惧怕狐狸和豚鼠的尿液。就算附近放置的是活的(经麻醉的)大鼠,小鼠依然来去自如。这和未感染组小鼠的小心翼翼形成了鲜明的对比。
图3. 弓形虫感染的小鼠对捕食性动物的恐惧感降低。(图源:Cell Reports)
 
进一步的,研究人员发现,弓形虫感染小鼠的行为变化程度和其脑组织中的包囊的数量呈一定的相关性。比如说,弓形虫感染量越大,小鼠的探索性行为就越明显。
图4. 小鼠行为变化和脑组织包囊数量的相关性分析。(图源:Cell Reports)
 
通过转录组学分析,研究人员发现弓形虫慢性感染的小鼠脑组织中的炎性因子的转录水平发生了明显的变化,并且与脑组织中包囊的数量和行为的变化程度具有相关性。
图5. 感染小鼠的脑组织促炎因子的转录水平和包囊、行为变化的相关性。(图源:Cell Reports)
 
科研人员推测,弓形虫慢性感染会引起动物脑组织持续性的炎症反应,炎性因子的释放进而影响神经细胞的功能,最终改变动物的 “勇敢” 行为。
 
安徽医科大学病原生物学安徽省重点实验室主任沈继龙教授表示,弓形虫感染引起动物行为的变化可以拉近猎物和捕食者之间的空间距离,有利于虫体的扩散传播。“老鼠不怕猫则更有助于弓形虫在猫体内的有性生殖,促进弓形虫的进化以及对环境的适应。” 动物实验研究有助于揭示人体所谓的 “慢性无症状感染” 相关神经精神障碍性疾病的发病机制”,沈继龙补充道。
 
参考资料:
 
[1] Ingram WM, Goodrich LM, Robey EA, Eisen MB (2013) Mice Infected with Low-Virulence Strains of Toxoplasma gondii Lose Their Innate Aversion to Cat Urine, Even after Extensive Parasite Clearance. PLoS ONE 8(9): e75246. doi:10.1371/journal.pone.0075246
 
[2] Madlaina Boillat, Pierre-Mehdi Hammoudi, Sunil Kumar Dogga, et al,. Neuroinflammation-Associated Aspecific Manipulation of Mouse Predator Fear by Toxoplasma gondii. Cell Reports, 2020. 30, 320–334. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.12.019
 
[3] https://www.sciencemag.org/news/2020/01/brain-parasite-may-strip-away-rodents-fear-predators-not-just-cats. doi:10.1126/science.aba8985



推荐 3