正如COVID所证明的那样，当病原体在人群中移动时，我们会调整、限制互动，甚至隔离，并在总体上改变我们与他人交往的方式。人类并不孤单。哈佛大学科学家的新研究提供了一些关于病原体如何改变动物社会行为的见解。

“极端环境条件对所有动物都有非常强烈的影响，”生物与进化生物学系教授张云说。但是，尽管从简单的果蝇一直到灵长类动物都可以看到这种行为，但研究人员还不了解个体动物大脑内部发生的情况会导致感染引起的社会行为变化。

在发表在《自然》杂志上的新论文中，Zhang及其同事研究了自然界中存在两种性别的小蛔虫秀丽隐杆线虫：产生卵子和精子的雌雄同体和雄性。在正常情况下，雌雄同体是孤独的，更喜欢自我繁殖而不是与雄性交配。然而，张的团队发现，被铜绿假单胞菌致病菌株感染的雌雄同体蠕虫对彼此更感兴趣，并增加了它们与雄性的交配。

“一般来说，与自我繁殖相比，与雄性交配更有可能通过重组产生新的基因组，”张补充道。“因此，病原体引起的交配增加增强了为适应宿主动物而产生遗传多样性的能力。”

是什么推动了交配行为的这种变化?信息素的混合物——由其他蠕虫做出反应的单个蠕虫释放的小的挥发性化学物质——起着重要作用。

“这些信息素通常是使雌雄同体相互排斥的分散线索，”张实验室的博士后学者、该论文的共同第一作者吴泰宏说。但是受感染的雌雄同体对信息素的排斥力降低了。有时他们甚至被他们吸引。

具体来说，研究人员发现蠕虫中的一对化学感应神经元在感染后开始对信息素作出反应，并且这些神经元是蠕虫改变其行为所必需的。

接下来，研究人员从这对神经元中分离出信使RNA，检查它们在感染后有何不同。他们发现信息素受体STR-44在受感染的蠕虫中显着上调。STR-44受体是一种G蛋白偶联受体(GPCR)，它的表达使这对神经元对信息素混合物做出反应。该团队测试了之前在蠕虫中发现的许多其他信息素受体，但似乎没有一种能影响病原体引起的社会行为改变，这表明STR-44在这一过程中的特殊作用。

“通常情况下，线虫中STR-44信息素受体的表达非常低，”张实验室的另一位博士后学者、该论文的共同第一作者葛明海说。“但暴露于细菌病原体会强烈诱导这种受体的表达。”大量STR-44信息素受体的存在抑制了雌雄同体蠕虫的排斥并增加了它们与雄性的交配率。

除了蠕虫，张指出，许多不同的化学物质GPCR编码在几种动物的基因组中。它们用于评估环境线索，例如气味、味道和信息素。她说，调节信息素受体可能是动物在病原体压力下改变其社会行为的一种常见策略。

“动物有很多可以感知化学物质的GPCR。其中一些可能不被正常使用，”张说。“这就像它们通常被保存在银行里，只有在有压力的情况下才能使用，比如感染。”

该团队认为，该研究为研究更复杂的动物对病原体和寄生虫的反应行为变化提供了一条途径。“这种简单的模型动物给了我们实验能力来确定社会行为可塑性的神经元和分子基础，”张说。

张实验室之前的研究已经确定了病原体对其他无脊椎动物和脊椎动物交配行为的影响。“也许其他研究人员可以研究对这些动物的交配行为很重要的信息素反应，”她建议道，这可能解释了感染如何影响神经系统导致行为改变，包括社交互动中的行为改变。