一般的线虫杀昆虫,主要利用口针物理刺穿虫体并分泌消化酶溶解组织,导致昆虫衰弱死亡。而有的线虫则进化出了携带共生菌的能力,线虫是“运输车”,细菌是“炸药包”。两者缺一不可。入侵昆虫后,线虫发射体内携带的共生细菌在昆虫体内释放毒素,引发败血症从而快速致死。
斯氏线虫(Steinernematidae)和异小杆线虫(Heterorhabditidae),它们各自携带共生细菌:斯氏线虫主要携带嗜线虫致病杆菌属(Xenorhabdus),异小杆线虫主要携带发光杆菌属(Photorhabdus)。
线虫会从昆虫的气门、甚至体壁,进入昆虫体内的血腔。把细菌释放出来。接下来就是一场微生物的狂欢。
细菌在昆虫体内疯狂繁殖,释放毒素和抗生素。毒素负责迅速杀死昆虫,通常只要一两天。抗生素则把其他细菌赶走,确保尸体只属于这对搭档。几天之内,一只活蹦乱跳的昆虫就变成了一个“肉罐头”。
这时线虫登场享用盛宴。细菌会把昆虫尸体分解成营养汤,线虫在里面繁殖好几代。等食物吃完,新一代线虫再次挑选细菌装进体内,破尸而出,重新回到土壤寻找下一个目标。一个完美闭环完成。
这段关系之所以神奇,是因为它是绝对互利。细菌离开线虫几乎无法在自然界传播。线虫如果没有细菌,也无法顺利繁殖。它们就像绑在一起的命运共同体。
更惊人的是,这种合作并不是一次偶然。研究发现,斯氏线虫和异小杆线虫在进化上亲缘较远,却在约3.5亿年前各自独立走上了“带菌杀虫”的道路。这叫趋同进化。就像两家公司同时发明了同一种商业模式。
两类线虫都进化出了用来储存共生菌的结构。细菌在这里能获得氨基酸和维生素等营养。等线虫进入昆虫体内,线虫通过咽部的机械挤压,把细菌“喷射”出去。
为什么自然会演化出这种组合?答案很简单:效率。单靠线虫,杀虫太慢。单靠细菌,传播太难。合体之后,一个负责找到猎物,一个负责迅速杀死并保鲜尸体。效率翻倍,生存概率暴涨。
如今,它们是农业生物防治的重要研究方向,对环境更友好,已经有防治蓟马,地下害虫的案例。全球已经发现了越来越多新物种,科学家甚至尝试改造它们,让它们杀虫能力更强。