«Существует несколько микробов, грибков и простейших, способных управлять поведением многоклеточных животных. Мы до сих пор не понимаем, как они «взламывают» нервную систему жертв, и открытие грибка, заражающих дрозофил, дает нам шанс раскрыть эту тайну», — рассказывает Кэролин Элья (Carolyn Elya) из университета Калифорнии в Беркли (США).
Закулисный кукловод
В последние годы биологи открыли десятки примеров того, что паразиты могут напрямую управлять поведением хозяина. К примеру, вирус LdMNPV умеет заставлять гусениц шелкопряда забираться наверх деревьев и превращаться в «вирусную бомбу», а личинки мушек-горбаток заставляют пчел сбегать из улья. Кошачий паразит токсоплазма способен «перепрограммировать» память человека и мышей, делая первых склонными к суициду, а вторых — бесстрашными.
Самым «продвинутым» и интересным примером подобных паразитов пока остаются грибки из рода Ophiocordyceps, поражающие муравьев, живущих в тропических лесах Южной и Центральной Америки. Когда этот «зомби”-грибок проникает в организм жертвы, он радикальным образом меняет ее поведение, заставляя муравья прикрепляться к веткам и листьям деревьев над муравейником и над тропинками, по которым его сородичи отправляются на поиски еды в лес.
Элья и ее коллеги фактически случайно открыли еще один пример подобного «невидимого кукловода», который поражает не муравьев, а фруктовых мушек-дрозофил — аналогов лабораторных мышей среди насекомых.
Летом 2015 года, как рассказывает биолог, она оставила половинку подпорченного арбуза на балконе квартиры, надеясь привлечь новых дрозофил и собрать личинок для экспериментов в ее лаборатории.
Через некоторое время мушки действительно начали размножаться в гниющей мякоти арбуза, однако часть взрослых насекомых, как случайно заметила Элья, вела себя очень странным образом. Они кружили по балкону, постепенно поднимаясь к его потолку. Достигнув его, мушки замирали, вытягивали свой хоботок, прикрепляясь им к стене, поднимали крылья неестественным образом и умирали.
Собрав несколько мертвых телец мушек, Элья проанализировала их содержимое и обнаружила на их поверхности большое количество спор паразитического грибка Entomophthora muscae, который ученые давно рассматривают в качестве одного из средств для борьбы с мясными и обычными мухами.
Невидимая рука грибка
Открытие спор этого грибка заставило ее предположить, что странное поведение мушек и споры Entomophthora muscae могут быть связаны между собой. Она проверила эту теорию, попытавшись заразить лабораторных дрозофил этим грибком, чье название с латыни переводится как «убийца насекомых».
Изначально у биологов ничего не получалось — грибок упорно «скрывался» от них и не желал размножаться в «тепличных» условиях. Позже ученые обнаружили, что стандартизированный корм для дрозофил содержит в себе антибиотики, убивающие грибки, из-за чего споры «убийцы насекомых» не приживались.
Когда ученые перевели дрозофил на «органическую еду», грибок быстро проник в их организм, в первую очередь заразив крупнейшие нервные узлы насекомых. Параллельно с этим нити его грибницы проникли в жировые запасы мушек и начали «выкачивать» из них энергию.
Пока у дрозофил оставался жир, E. muscae никак не проявлял себя и не влиял на поведение насекомых. Ситуация резко менялась после истощения его запасов — нити «убийцы насекомых» начинали прорастать во все органы мушки и брал под контроль ее мозг, заставляя обреченное существо подниматься вверх.
Только после того, как его жертва прикреплялась к потолку, грибок убивал ее, «съедал» ее мозг и мускулы, и начинал разбрасывать споры. Подобным образом он, как и его далекий родич Ophiocordyceps, обеспечивал максимальный «радиус поражения», заражая остальных мушек и личинок, живущих рядом с его жертвой.
В свою очередь, открытие «зомби”-грибка, поражающего хорошо изученных дрозофил, поможет ученым максимально повысить наши шансы на раскрытие секретов того, как эти «закулисные кукловоды» манипулируют поведением жертв, отличают их от «несовместимых» насекомых и узнают, что происходит в окружающей среде.
Статья в журнале eLife.