Как грибок зомбирует мух и заставляет выполнять безумные действия
Кордицепс, благодаря кинематографу, стал самым известным грибком, который способен превращать насекомых, а именно муравьев, в зомби. Однако он далеко не единственный, обладающий такой способностью. Ученые уже долгое время изучают аналогичный грибок энтомофтора мушиная (Entomophthora muscae), который поражает мух. Перед смертью насекомого, грибок заставляет его выполнять действия, которые ученые назвали “восхождением на вершину”. Муха забирается на самую высокую поверхность, к примеру растение, и приклеивается при помощи липкой жидкости, после чего принимает “позу зомби” и погибает. Ученые давно ломали голову над тем, как и зачем грибок заставляет мух-зомби совершать такие странные действия. Теперь ученым Гарвардского университета наконец удалось получить ответы на эти вопросы.
Погибшая муха-зомби, которая была заражена грибком
Как аналог кордицепса воздействует на дрозофил
Энтомофтора проникает в муху-хозяина при помощи спор. Для этого достаточно всего одной споре попасть на поверхность дрозофилы. При помощи специальных ферментов он прорывает кутикулы насекомого, и проникает внутрь, где начинает буквально поедать его изнутри, о чем мы рассказывали ранее. Но поначалу на самой мухе это никак не отражается.
Вначале грибок не трогает нервную систему, мышцы и жизненно важные органы. Энтомофтора потребляет исключительно запасы питательных веществ, в результате чего муха продолжает вести обычный для себя образ жизни. Она ест, размножается и, как говорится, ничего не подозревает. Но это происходит только до тех пор, пока ее собственные запасы питательных веществ не закончатся. После этого грибок приступает к поеданию пищеварительной системы и половых желез.
В момент гибели мухи приклеиваются к поверхности липкой жидкостью, которую образует грибок
В конечном итоге, когда мухе остается жить всего несколько часов, E. muscae заставляет отправляться насекомое в последнее для него путешествие. Благодаря недавнему исследованию, этому поведению теперь есть научное объяснение.
Как грибок превращает насекомых в зомби
Несмотря на то, что ученые давно с интересом наблюдают за поведением дрозофил, зараженных Entomophthora muscae, полностью проследить за последними часами их жизни не удавалось. В нынешнем исследовании, чтобы проследить за “восхождением на вершину”, ученые использовали машинное обучение. Система наблюдала за мушками предупреждала, когда те начинало проявлять активность перед гибелью.
В ходе наблюдения за дрозофилами, система выявила, что мухи начинают «восхождение» за 2,5 часа до смерти. Забравшись на высокую поверхность, они вытягивают свой хоботок и выпускают липкую жидкость, образованную грибком. Эта жидкость надежно фиксирует муху на той поверхности, которую она забралась. В момент этих последних часов жизни зараженных мух исследователи стали собирать их ткани и изучать работу генов.
Погибшая дрозофила в «позе зомби»
Как выяснилось, грибковые клетки воздействуют на определенные клетки мозга, которые отвечают за работу циркадной и нейросекреторной систем. Это приводит к выбросу определенного гормона. Очевидно, этот гормон вызывает у насекомых всплеск двигательной активности. Подавление этого гормона в ходе исследования привело к тому, что мухи перед смертью перестали забираться на высокие поверхности.
Но это еще не все. Исследование также показало, что грибок повышает проницаемость гематоэнцефалического барьера у мух. Из-за этого различные вещества начинают беспрепятственно проникать в мозг, что позволяет грибку управлять поведением дрозофил. Об этом исследователи сообщают в журнале eLife.
Но, пока ученым удалось ответить далеко не на все вопросы. В частности, непонятно, как грибок определяет время гибели мухи и заставляет совершать “восхождение на вершину” всегда за 2,5 часа до этого момента.
Entomophthora muscae вырывается на поверхность погибшего насекомого и выбрасывает в окружающую среду большое количество спор
Зачем грибок управляет поведением мухи
В общих чертах ученые разобрались как грибку удается управлять поведением мухи. Но зачем он это делает? Как сообщается в исследовании, муха принимает “позу зомби”, то есть поднимает вверх крылья, чтобы грибку проще было покинуть погибшего хозяина. Для этого он создает специализированные структуры, которые прорываются сквозь кожу и начинают “стрелять” в окружающую среду спорами.
Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.
Споры энтомофторы способны заражать дрозофил в течение нескольких часов. Этого достаточно, чтобы грибок нашел новых хозяев и продолжил свой цикл жизни. Согласитесь, все это напоминает какой-то сюжет из фильма ужасов. Но, к счастью, такие грибки как кордицепс и энтомофтора не опасны для человека. Ранее мы подробно рассказывали, почему они для нас совершенно не опасны.
Источник
Грибы управляют муравьями, минуя мозг
—> +7 926 604 54 63 address
Представьте, что паразит вторгся в ваше тело, захватил ваши мышцы и затем полностью перехватил управление вашим поведением, превратив вас в марионетку из мяса и костей. Это всё может звучать как сюжет фильма ужасов, но в природе такие паразиты действительно встречаются. К счастью, для людей они безопасны, так как поражают только насекомых, преимущественно муравьёв. Новое исследование раскрыло механизм, с помощью которого грибы-паразиты управляют муравьями.
«Гриб, превращающий муравьёв в зомби», кордицепс однобокий, по-латински — Ophiocordyceps unilateralis, — паразит, встречающийся преимущественно в тропических лесах. Впервые описан в 1859 г. британским натуралистом Альфредом Расселом Уоллесом (Alfred Russel Wallace).
После того, как паразит инфицирует муравья-древоточца, он начинает управлять телом насекомого, побуждая его подняться повыше. Нередко гриб заставляет жертву вгрызться в стебель или в поверхность листа, где животное и погибает. На протяжении 10 дней паразит продолжает развиваться в мёртвом теле муравья, а затем спороносная часть гриба прорастает сквозь трупик жертвы (чаще всего через голову) и начинает распространять смертельно опасные споры, заражая новых насекомых.
Ужасно, конечно, но ничего нового — о существовании гриба, способного контролировать поведение муравьёв-древоточцев, учёным давно известно. Однако раньше — до недавней публикации, появившейся в издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), считалось, что гриб-паразит управляет жертвой, используя её мозг. Теперь же исследователям удалось установить, что на самом деле гриб окружает мышечные волокна муравья, а не его нервную систему.
Группа исследователей из Университета штата Пенсильвания (The Pennsylvania State University) под руководством Дэвида Хьюза (David Hughes) в своей работе использовала электронную микроскопию и 3D-моделирование. Учёным удалось установить, что клетки гриба-паразита соединяются между собой, формируя особую сеть, которая и управляет движениями муравья.
Для дальнейшего изучения и анализа полученных данных исследователи использовали искусственный интеллект и технологии машинного обучения.
В результате они обнаружили, что гриб способен управлять движениями головы, груди, живота и ног муравья-древоточца, не проникая в его мозг.
«Эти наблюдения меняют сложившиеся представления о фенотипических особенностях паразитических грибов. Исследование показало, что паразит может управлять поведением организма хозяина, не проникая в мозг насекомого. Кроме того, работа продемонстрировала, что клетки паразита могут взаимодействовать между собой, чтобы изменить поведение хозяина», — сообщается в статье.
«Фактически, эти манипулируемые животные были грибами в «костюмах» муравьёв», — добавляет Дэвид Хьюз.
Другая статья, опубликованная в PLOS One энтомологом Кариссой де Беккер (Charissa de Bekker) из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida), описывает «биологические часы» паразитов. Беккер обнаружила, что гриб активирует определённые гены днём и другие — ночью, предположительно, для того, чтобы более аккуратно управлять инфицированным муравьём. Хотя результаты этих исследований больше похожи на сюжет фильма ужасов, чем на научную работу, в действительности они обладают прикладной ценностью.
«Это поможет нам лучше разобраться с механизмами, лежащими в основе важнейших взаимодействий «паразит—хозяин», — заключает Беккер. — А такое понимание, в свою очередь, будет способствовать разработке более эффективных стратегий биологического контроля популяций насекомых».
Кроме того, хотя ни один паразитический гриб (к счастью) не эволюционировал таким образом, чтобы начать «перехватывать» управление человеческим организмом, изучение грибов-паразитов может быть полезным и для медицины. Дело в том, что при некоторых заболеваниях у пациентов нарушается связь между мозгом и мышцами. И создание искусственных «паразитов», управляющих скелетной мускулатурой, могло бы помочь таким больным избавиться от паралича и восстановить подвижность.
Источник
Муравьи зомби
Гриб, который управляет муравьем, стал настоящим природным феноменом. Принцип деятельности паразита взяли за основу художественных фильмов, компьютерных игр. Существует более 48 млн. лет, получил название кордицепс однобокий. Заражает определенный вид муравьев, превращает их в зомби.
Процесс заражения
Кордицепс распространен в странах с тропическим климатом. Заражает древесных муравьев. Каким образом это все происходит, точно выяснить не удалось. Предположительно через кутикулы, кожный покров с помощью спор.
Зомбирующий муравьев кордицепс, размножаясь в теле жертвы, выделяет вещества, влияющие на его мозговую деятельность. Существенно меняется поведение, наблюдаются мышечные спазмы, судороги.
Интересный факт!
Управляемый кордицепсом инфицированный член многочисленной колонии изгоняется обществом, либо покидает муравейник добровольно. Вся его дальнейшая жизнь подчиняется командам паразита. Гриб управляет муравьем, заставляя его подыскивать оптимальное место для своего существования. С определенной освещенностью, влажностью, температурой.
Команды для зомби
Гриб в муравье растет, поражает внутренние органы, головной мозг. В таком состоянии насекомое не способно думать, следовать природным инстинктам. Больное существо ведет себя таким образом, чтобы кордицепс продолжил свое существование.
Муравьи зомби сваливаются с деревьев, мышечные спазмы не дают им преодолевать большую высоту. По непонятным для них причинам, забираются на растение, крепко цепляются челюстями, конечностями. Вывести из такого положения насекомого не может ни дождь, ни ветер. Зомбированное существо еще не мертво, но уже близко к тому.
Гриб растет из муравья, оказавшись в благоприятных для себя условиях. Поражает внутренние органы, выходит через голову. Формируется коробочка с порами, готовая заражать других насекомых. Кордицепс безжалостно поджидает следующую жертву, оставаясь на поверхности растения.
Площадь поражения составляет 30 особей на 1 кв. м. За короткое время гриб кордицепс способен зомбировать целую колонию. Живые существа каким-то образом научились вычислять инфицированного члена семьи, изгоняют без угрызений совести, пытаясь спасти свою жизнь. Инфицированное насекомое неизменно погибает.
Источник