Зомбуючий гриб

 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року
 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року. Всі предмети! Детальніше...

 

Знаменитий грибок, що перетворює мурашок на слухняних зомбі, підніс вченим ряд сюрпризів. Виявилося, що він буквально вростає в тіло комахи і пожирає його клітини, роблячи з мурашки своєрідний «м’ясний обладунок».

У бразильських мурашок-теслярів і без того нелегке життя доповнює вельми дивна обставина – вони можуть перетворитися на справжнісіньких зомбі. Це відбувається завдяки зараженню паразитичним грибком, спори якого проростають в тіло комахи і впливають на її симпатичну нервову систему. Заражена паразитом, мураха залишає затишок свого рідного гнізда і відправляється блукати в гущавину лісу, умови якого більше підходять грибу для повноцінного дозрівання. Зазвичай мураха чіпляється лапками за нижню сторону листа, після чого завмирає, тим самим остаточно приносячи себе в жертву. Гриб продовжує розвиватися всередині її тіла, поки, зрештою, не пронзить головний відділ і не вивільнить нові спори. Весь цей процес займає приблизно 10 болісних днів, протягом яких більшу частину часу комаха залишається в живих. Кошмар наяву, чи не так?


Зомбі в реальному світі: що приховує гриб-паразит?

Науці вже давно відомий цей феномен, проте до цих пір вчені довго не могли зрозуміти, як саме паразитичний гриб O. unilateralis грає свою роль ляльковода. Його часто називали «мозковим паразитом», проте нове дослідження, опубліковане на цьому тижні в Proceedings of the National Academy of Sciences, спростовує цю теорію. Виявилося, що саме мозок комахи залишається неушкодженим, а контроль за своїм господарем паразит здійснює шляхом вростання в м’язові волокна по всьому тілу! По суті, заражена мураха стає для гриба свого роду «м’ясними обладунками» і засобом пересування, а частина клітин тканин мурашки в процесі замінюються на грибні.


Щоб зробити це дивовижне відкриття, Девід Хьюз (а саме він вперше виявив гриба-паразита) почав широке дослідження, в якому взяла участь міжнародна команда ентомологів, генетиків, програмістів і нейробіологів. Мета роботи полягала в тому, щоб вивчити клітинні взаємодії між паразитом і його господарем в ході критичної стадії життєвого циклу першого – тієї, під час якої мураха вчіплюється в лист своїми потужними мандибулами.


Зомбуючий гриб


Зомбуючий гриб

Стадії зараження мурашки паразитичним грибом

Провідний автор дослідження, Марідель Фредеріксен, кандидат в докторанти в Університеті Базельського зоологічного інституту, Швейцарія, заявив, що грибок виділяє тканиноспецифічні метаболіти в організм господаря, викликаючи тим самим зміни в експресії генів. Це також призводить до атрофії м’язів нижньої щелепи мурахи, щоб та вже ніколи не змогла розтиснути їх і дозволити своєму тілу впасти на землю – це викликало б передчасну загибель господаря або піддало б паразита зайвому ризику. Втім, до початку роботи вчені не знали, як саме грибок координує свої дії, щоб так спритно маніпулювати організмом господаря.


Дослідження і відкриття

Для проведення дослідження вчені заразили мураху-теслю O. unilateralis. При цьому деякі особини отримали дозу менш небезпечного, не зомбуючого грибкового патогена, відомого як Beauveria bassiana – вони служили в якості контрольної групи. Порівнюючи динаміку захворювання, викликаного цими двома грибами, дослідники змогли виділити специфічні фізіологічні прояви діяльності O. unilateralis у мурах.


За допомогою електронних мікроскопів, група створила тривимірну модель, яка дозволяє визначати місце розташування, чисельність і активність грибкових тканин всередині тіла комах. Для цього були взяті зразки цих тканин розміром всього 50 нм, а спостереження велося за допомогою приладів, здатних моніторити і обробляти зображення з частотою 2000 разів за 24 години. Щоб проаналізувати значний обсяг даних, що надходять, вчені звернулися до штучного інтелекту: алгоритм, заснований на глибокому навчанні, в ході аналізу виділяв відмінності в діяльності грибкових і мурашиних клітин. Це дозволило дослідникам наочно побачити те, на якій стадії захворювання тканини організму все ще належали комасі, а де вже були перетворені в гриб.


Зомбуючий гриб

Комп’ютерна імітація того, як нитки грибних клітин вростають в м’язову тканину господаря

Результати виявилися одночасно надзвичайно цікавими й страшними. Клітини O. unilateralis поширювалися по всьому тілу мурашки, від голови і грудного відділу до живота і ніг. Більш того, вони були пов’язані між собою, створюючи свого роду колективну біологічну мережу, яка і контролювала поведінку мурах. Хьюз зазначив, що під кінець високий відсоток клітин в організмі господаря перетворився в клітини гриба – той буквально зробив комаху частиною самого себе.

Захисти свій комп’ютер та смартфон

ESET NOD32


Але найдивніше полягало в тому, що мозкова тканина залишилася … незайманою. «Зазвичай поведінка тварин контролюється мозком, який передає сигнали м’язам, але результати нашого дослідження показують, що паразит контролює поведінку господаря за допомогою периферичних систем», пояснює Хьюз. «Майже як ляльковод, що тягне за нитки, щоб керувати рухами маріонетки, грибок також контролює м’язи мурашки, маніпулюючи кінцівками і мандибулами господаря».


Чи може паразит впливати на мозок?

До цих пір невідомо, як саме гриб змушує мураху рухатися у напрямку конкретного листа. Вчені вважають, що факт цілісності мозку – це насправді ключ до вирішення головоломки: гриб використовує потенціал мурашиного мозку досить довго, щоб той був живий і зміг самостійно знайти підходящий «майданчик» для розмноження паразита. Інша теорія полягає в тому, що гриб побічно впливає на мозок, зокрема на його сенсорні функції, щоб «керувати» мурахами і змушувати їх йти в ліс.


Гаймодо Чарісс де Беккер, ентомолог з Університету Центральної Флориди, яка не брала участі в новому дослідженні, впевнена, що пророблена робота підтверджує той факт, що гриб може контролювати господаря за допомогою спеціальних секреційних з’єднань, які грають роль нейромедіаторів. На це вказують в першу чергу дані, отримані при вивченні грибкового генома.


Чому для нас це так важливо? Розуміння механізму зомбування відкриває цілий ряд перспектив. В першу чергу, це синтез нових біологічно активних сполук, які можуть бути використані в якості потужних лікарських засобів. Крім того, вчені звернули увагу на те, що у гриба Ophiocordyceps kimflemingiae (родинного гриба-паразита) проявляються ознаки активності в рамках «біологічного годинника»: одні гени гриба активні в денний час, інші – в нічний. Судячи з усього, вночі гриб активує секрецію білків, які можуть взаємодіяти з мозком господаря, таким чином забезпечуючи власне домінування над його нервовою активністю. Хто знає, може в майбутньому подібний коктейль з імплантів і нейромедіаторів дасть нам можливість керувати мозком людини і, таким чином, розкрити всі його секрети?

Джерело: https://www.popmech.ru





Залишити відповідь