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由寄生虫设计的进化

在分析寄生虫和宿主之间的相互作用时,大量研究致力于研究寄生生物用于控制宿主行为的方法。在2019年9月出版的“生物学季刊”中发表的“隐形设计师:

通过寄生虫操纵镜头进行大脑进化”中,Marco Del Giudice通过系统地讨论寄生行为操纵可能鼓励的方式,探讨了这种关系的一个被忽视的方面。宿主神经系统和内分泌系统机制的演变。Del Giudice研究了这种进化历史,研究了主持人可能采取的假设方法来抵制行为劫持的尝试。

寄生虫,例如病毒,昆虫,蠕虫和细菌,由于多种原因寻求操纵宿主行为。寄生生物可能诱发行为改变,以增加从一个宿主传播到另一个宿主的机会。类似地,寄生虫可能破坏宿主的正常神经功能,促使生物体前往更适合寄生虫或更有利于繁殖的环境。寄主有时被选择并用作寄生虫后代发育的安全环境。

寄生虫试图改变宿主行为的手段也各不相同。寄生虫可以通过破坏生物体免疫系统中的反应来使用免疫学方法。更直接的选择可能是通过分泌干扰宿主神经递质的物质来采用神经药理学操作。寄生虫也可以通过改变基因表达来采取基因组/蛋白质组学途径。

除了寄生虫的动机和策略之外,Del Giudice认为这些生化机制的攻击给神经系统带来了巨大的压力,以适应和制定对策。借鉴以往的文献和现实世界的例子,本文提出了四类潜在的主持人对策。分析这种分类法,Del Giudice认为,当遇到操纵时,宿主可以防止寄生虫绕过大脑的保护屏障,迫使寄生虫更加努力工作,释放更多的神经活性物质,使信号更复杂,或增强大脑忍受干扰的能力。

在进一步阐述这些对策后,作者考虑了潜在的进化约束和相关的“鲁棒性 - 脆弱性权衡”。虽然对策可能会增加复杂性并阻止寄生虫,但新的适应可能同时削弱系统的另一部分并为寄生虫提供替代目标。

考虑到所讨论机制的拟议有效性,文章建议研究宿主 - 寄生虫相互作用可能有助于进一步促进神经科学和精神药理学研究。通过研究对寄生虫攻击的适应性,神经科学家可以获得关于连续进化战斗如何产生低效率或者一度关键机制随时间推移如何服务于无关功能的额外视角。在精神药理学中,寄生虫的生物化学方法使用模仿药理学药物的方法。研究人员可以分析大脑结构拒绝寄生虫药物干预的方式,并反过来利用这些信息使精神活性药物对患者更有效。

“寄生虫施加的无情压力必定会影响各级神经和内分泌系统的进化,即使对于没有(或不再是)操纵目标的动物也会产生重要影响。如果这是真的,那么神经生物学的许多方面都注定要Del Giudice写道,直到寄生虫 - 大脑的隐形设计师 - 终于被包含在图片中,这仍然是神秘的或者知之甚少。

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