寄生虫是否会影响人类神经的进化 

（图片来源：CC0 Public Domain）

人们应该很早开始就想到这点：寄生虫（parasites）作为令人头疼的真核（eukaryotic）生物已经存在了数百万年，它们很可能会影响到生物演化。新墨西哥大学的心理学家Marco Del Giudice并不是第一个提出能操纵宿主行为的寄生虫可能影响人脑演化的研究者。他在Quarterly Review of Biology上提出了四类针对大脑操纵性寄生虫（brain-manipulating parasites）的自适应宿主对策以及这些寄生虫自身可能的演化。这个想法涉及多个领域，并可以解释人类的心理、大脑的功能网络结构以及神经药物令人沮丧的影响。

该论文内容详尽且可读性极强，旨在为更复杂的、最终将需要神经病学家、演化生物学家、心理学家、寄生虫学家和许多其他学者参与的研究提供方向。

操纵宿主行为

弓形虫 （图片来源：Wikimedia Commons, the free media repository）

为了提高繁殖率和传播率，许多寄生虫会操纵宿主的行为。Del Giudice博士举了弓形虫（Toxoplasma gondii）的例子：它搭老鼠的顺风车，还会在啮齿动物的杏仁核中诱发表观遗传学（epigenetic）变化。这些变化减少了老鼠对猫——弓形虫的最终宿主——的捕食者厌恶（predator aversion）。副作用则是它也可以感染人类，然而人类是弓形虫的生殖死胡同。但据说它也改变了人类的行为。

Del Giudice还举了狂犬病的例子，病毒促使宿主分泌更多传染性唾液并诱发恐水症以浓缩了唾液，进而产生更极端的攻击行为，从而增加了咬人的可能性——这也是一种传播途径。已知许多性传播病原体会操纵宿主的性行为。

寄生虫对宿主有害。因此有理由认为，人类演化过程中的成功的保护性对策正源于此，同时也可能是塑造出令人震惊的复杂中枢神经系统的原因。

该论文按照对抗寄生虫操纵演化出的对策分为四部分：限制入脑、增加操纵成本、增加信号转导的复杂性、提高韧性。在每个类别中，Del Giudice都提出了寄生虫对这些对策的演化反应。

限制入脑

显微镜下的血脑屏障。 （图片来源：Wikimedia Commons, the free media repository）

对于高等生物来说，将寄生虫阻挡在中枢神经系统之外是非常基础的免疫反应；正如Del Giudice所指出的，限制入脑对除了寄生虫以外的其他病原体也适用。因此，血脑屏障(blood-brain barrier)组成了物理和化学防护的第一道防线。

寄生虫已经演化出从脑外控制宿主行为的能力：一些寄生虫会制造像多巴胺一样改变行为的物质，并将其释放到血液中。其中一些物质影响激素的分泌；其他的则激活特定的免疫应答以操纵宿主行为。Del Giudice还列举了许多能通过血脑屏障到达大脑的寄生虫的例子。

增加操纵成本

一些寄生虫能够释放某些改变宿主行为的化学物质。作为对策，宿主可以通过增加诱导此类反应所需的特定神经化学物质的量，极大地增加了寄生虫的代谢成本。由于宿主体型通常更大，因此增加的成本对于宿主而言可以完全忽略不计，但是对于寄生虫而言则会产生相当大的负担。

Del Giudice补充说：“由于现今对神经活性物质的操纵大多是间接的，因此增加信号传递成本的策略可能在大脑演化的早期就已经达到峰值了……矛盾的是，如果这些对策有效到迫使大多数寄生虫采取间接策略，这些对策将会失效并且最终无利可图。如果是这样的话，这个策略最终将会由于没有任何功效而被淘汰掉。”

增加信号传递的复杂性

中枢神经系统使用神经活性物质作为神经元、大脑网络之间以及大脑与其他器官之间的内部信号。寄生虫通过产生强制性信号，或破坏现有信号以劫持这些通道以改变宿主行为。这种策略往往需要破解宿主的内部信号密码。

因此，更复杂的信号密码对于寄生虫更难破解。这种复杂性增加的情况包括不同神经化学物质的联合作用，或在特定的定时脉冲中释放神经活性物质。增加信号分子及其受体的数量与种类也可以增加复杂性。更精细的内部信号会增加寄生虫破解密码所需的时间。从适应性的角度来看，这可能会限制寄生虫的选择，使其选择其他的操纵手段。

然而，信号的复杂性的提升也提高了宿主的代谢成本，尽管这些成本对于寄生虫而言代价更大。Del Giudice指出，系统复杂性的提升“会诞生新的弱点”，这些弱点可能会被寄生虫所利用。

增强稳健性

增加系统的稳健性基本上等于危害控制。高等生物倾向于以这样的方式演化，即使在被寄生虫寄生期间也能维持正常的行为功能。Del Giudice讨论了许多被动性的（passive）、反应性（reactive）的和主动性（proactive）的稳健性宿主对策，其中包括系统的冗余（redundancy）和模块（modularity）化；领结网络架构（bow-tie network architectures）；可检测系统的波动并进行校正调整的反馈调节系统（feedback-regulated systems）；以及监视非特异性信号（例如免疫系统活动往往意味着寄生虫病原体的存在）。

在很大程度上，对稳健性的适应可能会排除固定的生理学调节，而有利于发展“感染触发的可塑性反应（plastic responses）”。这是因为如果在病原体存在的情况下大脑的生理和行为适应功能最好，那么病原体被排除时会导致大脑的非最佳行为并伴随生存率的降低。

Del Giudice在论文中讨论了宿主对对策演化的限制，其中包括新陈代谢和计算方面的限制。计算方面的限制有例如能量的可得性和小体型——脑体积更大的个体更会演化出高水平的复杂的保护措施。这是为什么改变行为的寄生虫更多出现在昆虫中，这也是寄生虫的策略和宿主的对策的一个基本的例子。

最后，作者对这种适应在精神药理学上应用展开了绝妙的讨论。Del Giudice写道：“药理学上尝试改变行为的方式就是通过精神药物(psychoactive drugs)治疗精神病症状(psychiatric symptoms)。这也是操纵性寄生虫所做的——尽管在精神病的治疗过程中是为了治疗患者。”

因此，对寄生虫攻击的适应性反应可以解释为什么抗抑郁药倾向于在某些患者中诱发耐受性（tolerance）——就像寄生虫，药物试图改变个体的行为，而稳健的神经系统可能会再度平衡已被药物改变的行为途径。“值得考虑的是，至少有一些专门设计用于检测和响应寄生虫入侵的反应性机制（reactive mechanism），”Del Giudice写道，“如果是这样，一般的药物治疗可能会不经意间像寄生虫袭击一样触发专门的防御反应。”他补充说，药物的某些副作用可能在代谢上非常耗能但能抵御寄生虫感染，但不利于精神病治疗。

这篇论文是对寄生虫作为人类演化压力（evolutionary pressure）的理论探索，并有效地阐明了神经生理学（neurophysiology）和脑网络领域的问题对于研究人员来说是多么复杂和困难。

作者：Christopher Packham

翻译：蒋泽华

审校：刘宇航

引进来源：物理学家组织网