p_i_f
Последние несколько лет тема зомби набирает все большей популярности. Всё чаще устраиваются флешмобы ходячих мертвецов, снимаются фильмы и сериалы, выпускаются видеоигры, комиксы, игрушки и т.д. Но мало кто знает, что зомби действительно существуют, правда, не в таком виде, как мы привыкли их представлять. Их можно встретить в тропических лесах: это муравьи и другие мелкие насекомые. Они становятся зомби после того, как их настигает кордицепс — гриб, управляющий их телом.
Поражённое насекомое, в данном случае муравей, покидает свою колонию и обосновывается на листе дерева. После того как жертва занимает удобное для манипулятора положение, гриб начинает прорастать сквозь его тело и голову.
Подобный феномен стал основой сюжета видеоигры «The Last of Us» студии Naughty Dog, где мутировавший кордицепс поразил человечество.
Давайте узнаем про этот гриб подробнее …
В природе существует гриб-паразит, который заставляет муравьев-древоточцев выполнять его «приказы», превращая их в безвольных зомби. Речь идет о паразите под названием кордицепс однобокий (Сordyceps unilateralis). Обычно споры этого гриба-паразита попадают на тело муравья и прорастают внутрь его организма. Весь этот процесс сопровождается выделением в тело муравья определенных веществ алкалоидной группы, которые и заставляют муравья забыть о своих нуждах и полностью подчиниться паразиту. Пораженные этим грибом муравьи уходят из своего муравейника и начинают скитаться в одиночестве, подыскивая самое благоприятное место для жизни своего хозяина.
Именно в этом и состоит главная цель кордицепса однобокого – с помощью муравья добраться до лучшего места, где он смог бы продолжить расти. Поскольку этот паразит не может расти ни высоко в кронах деревьев, ни на земле или близко к ней, муравью дается команда отыскать место, где грибу идеально подойдет температура и влажность для размножения. Когда подходящее для паразита место найдено, муравей погибает, и из его головы вырастает гриб, образуя коробочку со спорами. Споры, осыпаясь, попадают на других муравьев, которых вскоре постигнет известная участь.
Недавно ученым удалось выяснить, что этот гриб паразитирует уже 48 млн. лет, о чем свидетельствуют окаменелости, найденные в месте бывшего немецкого кратера Grube Messel.
Кроме того, паразиты, подобные кордицепсу, превращают в зомби не только муравьев, но и других существ. Например, паразит Toxoplasma gondii, который вызывает у людей токсоплазмоз, управляет своими промежуточными жертвами – мышами. Обычно он вмешивается в работу определенных частей мозга мыши, лишая её страха быть съеденной кошкой.
Кордицепс однобокий — один из энтомопатогенных грибов. Это такие грибы, которые поражают только насекомых. Некоторые грибы могут поражать членистоногих (пауков, например), но это скорее исключение их правил. Кордицепс однобокий поражает только муравьев, причем только одного вида — Camponotus leonardi. Грибок может заражать и другие близкородственные виды муравьев, но с меньшим репродуктивным и манипуляционным успехом.
Точно не ясно, каким именно способом споры гриба попадают внутрь муравья. Скорее всего заражение происходит через поры в клетках, или через кутикулы. Дрожжи кордицепса после попадания внутрь организма начинают активно в нем размножаться и распространятся по всему телу муравья. Предположительно, споры гриба формируют активные химические соединения, которые и влияют на мозг муравья, изменяя его поведение.
Муравей покидает свою колонию и спускается на землю (этот вид муравьев обитает на деревьях). Насекомое выбирает невысокую травинку, залазит на нее и очень крепко закрепляется за центральную жилку листа. Муравей с максимальной силой ухватывается за растение мощными челюстями и ни ветер, ни дождь не может столкнуть его. После этого муравей полностью теряет контроль над своим телом и больше не двигается. Он еще не умер, но уже ничего не может сделать.
Постепенно грибок убивает муравья, а сам продолжает расти. Его корни уже проникли в мягкие ткани насекомого, прошли сквозь все тело и надежно закрепились на листе. Теперь все что осталось от муравья — это большая грибница кордицепса однобокого. Сразу же гриб начинает вырабатывать сильный противомикробный препарат, чтобы обезопасить себя от мелких падальщиков. Когда гриб надежно зафиксировался, он прорастает вверх через голову муравья. Процесс роста занимает 4-10 дней.
Изменения в поведении зараженных муравьев очень специфичны. Инфицированных насекомых называют «муравьями-зомби». Они страдают от сильных судорог, из-за которых падают с деревьев и не могут найти дорогу к своему гнезду. Инстинктивно стремясь наверх муравьи залазят на невысокие растения и траву, где находят свое последнее пристанище. Если же животное не может забраться траву, то гриб перестает расти, или рост сопровождается различными аномалиями. Но животное погибает в любом случае.
Кордицепс однобокий способен уничтожить целую колонию муравьев. Насекомые выработали способность чувствовать зараженных собратьев и изгонять их из своей колонии. Если грибок проникает в гнездо, то зараженного муравья оттаскивают подальше, чтобы вся семья не погибла от эпидемии. Средняя плотность заражения грибком — 20-30 особей на м2.
Кордицепс однобокий содержит различные известные и неиспользованные биологически активные метаболиты, и исследуется как новый источник препаратов с иммуномодулирующими, противоопухолевыми, гипогликемическими и гипохолестеринемическими свойствами.
Энтомопатогенные грибы — паразитические грибы, поражающие насекомых. Иногда используются в сельском хозяйстве в качестве пестицидов, для контроля численности вредных насекомых.
Источник
The Batrachospermum Magazine
Научно-развлекательный журнал Батрахоспермум (официальный сайт)
Гриб-убийца манипулирует мухами под влиянием вируса?
Кем бы ты ни был – мышкой, жабкой, муравьишкой, – на всякого найдется свой крошечный паразит-манипулятор. «Микробы – наиболее новаторская часть живой природы, – говорит биолог Майкл Эйсен из Калифорнийского университета в Беркли (США). – Логика подсказывает, что везде, где имеет место взаимодействие между микробами и животными, – а это всюду – какие-нибудь микробы непременно найдут способ управлять поведением хозяина ради собственной выгоды». Если у кого-то нет своего паразита-кукловода – значит, его просто пока не обнаружили.
У плодовых мушек дрозофил – традиционных подопытных животных в лабораторных исследованиях – он тоже должен быть. Эйсен многие годы искал его – безуспешно. Дрожжи, которыми кормили дрозофил в его лаборатории, категорически отказывались ими манипулировать. Кишечные бактерии предпочитали жить тихонько внутри мушек и не бузить. Но то лабораторные дрозофилы, взращенные в контролируемых и стерильных условиях, – а может, их дикие родственницы предоставят ученым возможность взглянуть на дрозофильих манипуляторов?
Летом 2015 года Кэролин Элья, работающая в лаборатории Эйсена, стала оставлять у себя во дворе сладкие фрукты для привлечения диких дрозофил. Слетелось много. И некоторые из них прямо там, на фруктах, померли. Но не от обжорства. Их посмертные позы выглядели очень странно, как при оккультных убийствах: мушка в позе богомольца распростерла крылья, словно в полете валькирии, а ее брюшко было облачено в смертельный корсет из проросшего сквозь тело священного гриба.
Гриб был идентифицирован как энтомофтора мушиная (Entomophthora muscae). Это знаменитая убийца мух, которая была открыта в далеком 1855 году, но изучалась с тех пор почти исключительно на комнатных мухах (Musca domestica) – не очень удобных объектах для исследования. Открытие Эльи предоставляло возможность впервые изучить паразитизм энтомофторы на удобных лабораторных фруктовых дрозофилах (Drosophila melanogaster). Это был паразит-манипулятор, которого Эйсен так долго искал.
Попав на муху, энтомофтора прорастает в ее тело и сначала питается гемолимфой (аналог крови у насекомых), затем поедает жир, а жизненно важные органы оставляет на десерт. Когда муха внутри почти вся съедена, гриб принуждает ее забраться повыше, вытянуть рыльце и коснуться им субстрата, а сам выпускает через ее рот свои липкие гифы и приклеивает мушиное рыло к субстрату – отсюда поза богомольца. Дело обычно происходит на закате, поэтому антураж придает действу особой зрелищности. Далее муха по грибьему велению поднимает крылья, чтобы не мешали вылезанию из брюшка конидиеносцев – трубочек с конидиями (спорами) на верхушке. Конидиеносцы прорастают между сегментами брюшка мухи, где кутикула наиболее тонка, поэтому вылезший гриб похож на корсет из опоясывающих тело лент. Когда споры созревают, они отбрасываются резко и падают вниз, стремясь попасть на живых мух, чтобы сделать из них новых зомби.
Когда Эйсен приступал к изучению этого грибного чудовища, он не предполагал, насколько неожиданными и безумными окажутся результаты исследования. Для начала около 10% последовательностей РНК энтомофторы совпали с РНК-последовательностями вируса, открытого три года назад британскими коллегами у диких дрозофил. «Совпадение? Не думаю, – говорит Эйсен. – Мы работаем с грибом, заражающим дрозофил, а там нашелся вирус дрозофил». Вообще многие вирусы встраивают свои гены в геномы хозяев и так там и остаются навеки. У человека 8% генома состоит из таких одомашненных вирусов. Возможно, те грибные гены тоже некогда были вирусами. А британцы, вероятно, не заметили, что их дрозофилы заражены грибом, и приняли его гены за гены вирусов. Прикольно, подумал Эйсен и вскоре забыл об этом.
Но спустя несколько месяцев его команда завершила секвенирование ДНК энтомофторы, и никаких следов тех вирусных генов там не оказалось. Вирус не был «одомашненным» – он был свободноживущим! Максвеллу Койлу, студенту Эйсена, удалось даже изолировать его, разглядеть под микроскопом и подтвердить, что он заражает энтомофтору. Вирус получил имя Entomophthovirus. Он относится к малоизученному семейству ифлавирусов. «Я о них не слышал, а ведь я раньше был вирусологом», – признается Эйсен. Почти все известные ифлавирусы заражают насекомых. Энтомофтовирус – весьма необычный ифлавирус: он заражает гриб, который заражает насекомых.
Как и когда ему удалось переключиться с одного царства на другое – совершенно неясно. Тем не менее гриб и вирус почти всегда обнаруживаются вместе, заражая мух в удивительно устойчивом тандеме, выяснили Эйсен и Коул. И дело, скорее всего, не в том, что гриб не может избавиться от назойливого вируса, – в лабораторных условиях удалось изолировать грибные споры, в которых не было энтомофтовируса. Очень может быть, что гриб осуществляет инфекцию и манипулирует мухами исключительно благодаря вирусу. Предположение не кажется столь уж фантастическим, если вспомнить, что ифлавирусы – те еще кукловоды. Один из них делает пчел более агрессивными, другой превращает божьих коровок в покорных стражников-зомби для потомства наездников.
Эйсен предполагает, что свободная от вируса энтомофтора будет малоуспешным паразитом. Сейчас его научная группа выясняет, сможет ли гриб контролировать поведение дрозофилы, если его очистить от вируса, будет ли он выделять зомбирующие вещества или он так делает только в присутствии вируса. Кроме того, ученые пытаются внедрить вирус непосредственно в мушку, чтобы посмотреть, что с ней будет. Все эти эксперименты призваны подтвердить, что именно вирус наделяет гриб манипуляторскими способностями. Не исключено также, что вирус, давая ему эту «суперсилу», взамен отбирает здоровье, превращая его в больной супергриб, заражающий муху для распространения генов обоих паразитов. Как вообще назвать такие сложные симбиотические отношения?
Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic
Научные статьи: eLife (Elya et al., 2018), bioRxiv (Coyle et al., 2018)
Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.
Источник