从“冬虫夏草”到“僵尸蚂蚁”：解码虫草的“前世今生” | 科技前线

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“冬虫夏草”是真菌寄生蝙蝠蛾幼虫形成的奇特生命体，它所属的线虫草属真菌有300多个物种，其中近三分之一的种类专门寄生蚂蚁。


真菌可以入侵蚂蚁肌肉，控制蚂蚁行为：原本在地面上活动的蚂蚁，会被“命令”爬到高处，帮助真菌传播孢子。此时的蚂蚁完全沦为真菌的“傀儡”，被称为“僵尸蚂蚁”。


由于化石稀少，科学家一直不清楚线虫草何时出现，又是如何与昆虫“共同演化”的。


中国科学院南京地质古生物研究所等，在缅甸1亿年前的克钦琥珀中，发现了两枚保存完好的线虫草化石，揭开了线虫草的早期演化史。


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琥珀“封印”的虫草化石






这两枚化石分别名为古蚁古线虫草和塔蝇古线虫草。


琥珀如同“时间胶囊”，将1亿年前的场景完整封存：古蚁古线虫草寄生在原始蚂蚁的蚁蛹上，从蚂蚁后胸的腺体开口处钻出；塔蝇古线虫草则寄生在白垩纪的塔蝇科昆虫头上，子实体像根小棍棒，从蝇类的头颈连接处长出。

▲古蚁古线虫草的光学显微镜图像（a）与Micro-CT三维重建图像（d，e，i，j），以及与现生线虫草的形态对比（f-h，k）

▲塔蝇古线虫草的光学显微镜图像（a-e），以及与现生线虫草的形态对比（f-h）


通过显微CT等高精度技术观察，研究团队发现这两枚线虫草化石的内部结构和现代虫草高度相似。


古蚁古线虫草的子囊壳（真菌繁殖的关键结构）接近现生的“蜂头虫草分支”，而塔蝇古线虫草的整体形态也与这类虫草几乎一致。


这是人类首次发现线虫草寄生蚂蚁幼虫的直接证据。


这两块化石不仅记录了线虫草对膜翅目（蚂蚁）和双翅目（蝇类）昆虫的早期寄生，还透露了一个关键信息：当时的原始蚂蚁已经有“育幼行为”，工蚁会通过交哺（嘴对嘴喂食）将可能带有真菌孢子的食物喂给幼虫；当发现幼虫患病后，工蚁又会把幼虫丢出巢穴，避免群体感染。这种“舍小保大”的行为，正是蚂蚁真社会性（最高度组织化的动物社会性）的雏形证据。


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线虫草的“宿主转换史”






研究还揭示了线虫草的“宿主转换史”。通过分析现生虫草的寄生关系，研究团队推测，线虫草最早寄生的是鞘翅目昆虫（如甲虫），之后在白垩纪时期逐渐转向膜翅目（蚂蚁）和鳞翅目（蛾子、蝴蝶）。

▲线虫草属主要类群的分化时间估计及其祖先宿主特征，不同颜色代表不同宿主类型


发生这种转变的关键在于“环境相似性”。鞘翅目、膜翅目、鳞翅目的幼虫，很多都生活在腐木或土壤中，环境相近让线虫草更容易“换宿主”。


而白垩纪恰好是这些昆虫的“黄金时代”，鳞翅目（尤其是蛾子、蝴蝶）和膜翅目（蚂蚁）开始繁盛，为线虫草提供了更多的宿主选择。


线虫草在白垩纪就已“盯上”了蚂蚁的基干类群，而这类蚂蚁的远亲后代，正是今天线虫草最丰富的宿主类群。


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化石还原亿年前生态画卷






这项研究不仅展现了线虫草家族的“曾经模样”，更拼凑出中生代陆地生态系统的生动图景：1亿年前的森林里，原始蚂蚁在育幼，线虫草悄悄操控宿主传播孢子；蛾子、蝴蝶在腐木上产卵，成为虫草的新目标，真菌与昆虫的共同演化已经开始。

▲白垩纪时期蚂蚁、蝇类与古线虫草的古生态重建图（杨定华绘制）


从琥珀里的“僵尸蚂蚁”，到现代森林中的虫草，线虫草亿万年的演化史告诉我们，每一个物种的演化，都是与环境的“双向奔赴”。真菌选择了昆虫作为宿主，昆虫也在适应中不断进化。


论文链接：
https://doi.org/10.1098/rspb.2025.0407


作者：盛捷 罗慈航 庄宇辉
来源：中国科学院南京地质古生物研究所

责任编辑：王颖