Знаменитый грибок кордицепс, превращающий муравьев в послушных зомби, преподнес ученым много сюрпризов. Оказалось, что он буквально врастает в тело насекомого и пожирает его клетки, делая из муравья своеобразный «мясной доспех».

Kaк «3омбирующий» гриб Ophiocordyceps unilateralis влияет на насекомых

Жизнедеятельность этого гриба-паразита напоминает сюжет любого апокалиптического фильма: живых существ Земли захватывает вирус, который превращает своих жертв в послушных зомби. Тем не менее в действительности «охотится» Ophiocordyceps unilateralis, или грибок кордицепс обыкновенный, только на насекомых. Своеобразным плацдармом для его дальнейшего развития становятся лишь тела муравьев-древоточцев. Но как кордицепс захватывает организм насекомого и может ли он выбрать в качестве носителя именно человека?

Этот грибок отличается от других представителей царства. Он состоит из двух элементов: первой частью становится погибший муравей, а второй – небольшой росток, проглядывающий из головы насекомого. Когда коробочка со спорами лопается, паразит «отправляется» на поиски новых жертв.

Где растет гриб-паразит кордицепс однобокий
Патогенные грибы кордицепс – род спорыньевых грибов, паразитирующих на других растениях и, в особенности, насекомых. Широкое распространение кордицепс получил в тропических регионах, заселенных его будущими жертвами. Гриб сумел продвинуться и дальше – ученые заметили его следы в лиственных лесах, расположенных в умеренном климате. На сегодняшний день в научном сообществе выделяют более 400 видов этих паразитов. И однозначного ответа, вреден ли кордицепс для человека, пока нет.


Самый известный грибок, приобретший популярность у писателей и режиссеров-фантастов – кордицепс однобокий, или Ophiocordyceps unilateralis. Грибы, зомбирующие насекомых, приспособились к обитанию в разных широтах и поменяли собственную стратегию по захвату заложников: в тропиках грибы паразитируют на муравьях-древоточцах. Они пронзают экзоскелет насекомых и, с помощью выделения химических веществ, меняют характер их поведения. Инфицированные муравьи, словно загипнотизированные, взбираются на лист. Тем самым они обеспечивают питание и благополучное развитие паразита. В умеренных широтах грибы ведут муравьев к побегам или веточкам, чтобы создать более твердый фундамент для роста.

Гриб-паразит Ophiocordyceps unilateralis распространен в тропических и лиственных лесах. Он адаптировался под разные климатические условия: в тропиках его жертвы прикрепляются жвалами к жилке листа, а в умеренном поясе – к коре веток.
Гриб-паразит Ophiocordyceps unilateralis распространен в тропических и лиственных лесах. Он адаптировался под разные климатические условия: в тропиках его жертвы прикрепляются жвалами к жилке листа, а в умеренном поясе – к коре веток.

Кордицепс однобокий – неочевидная опасность миру насекомых
У бразильских муравьев-плотников и без того их нелегкую жизнь дополняет весьма странное обстоятельство – они могут превратиться в самых настоящих зомби. Это происходит из-за заражения паразитическим грибком. Зараженный паразитом, муравей оставляет уют своего родного гнезда и отправляется блуждать в чащу леса, условия которого больше подходят грибу-паразиту для полноценного созревания. Обычно муравей цепляется лапками за нижнюю сторону листа, после чего замирает, тем самым окончательно принося себя в жертву. Гриб кордицепс однобокий продолжает развиваться внутри его тела, пока в конце концов не пронзит головной отдел и не высвободит новые споры. Весь этот процесс занимает примерно 10 мучительных для насекомого дней, на протяжении которых большую часть времени муравей остается в живых. Кошмар наяву, не правда ли?

Кордицепс и муравьи: как паразит руководит своей жертвой
Споры гриба-паразита попадают в организм муравья-древоточца, спустившегося на землю в поисках пищи, через дыхательные отверстия. Около двух-трех недель паразит Ophiocordyceps unilateralis поглощает мягкие ткани жертвы, прежде чем начинает «руководить» муравьем – споры прорастают в тело насекомого и влияют на его симпатическую нервную систему. Позже инфицированное насекомое покидает колонию и отправляется на поиски благоприятного для развития гриба место – под полог леса. Уходят из муравейника насекомые именно в утренние часы, подчиняясь солнечному ритму.

Муравей взбирается на высоту 20-30 сантиметров над землей и цепляется челюстными мышцами за крупный сосуд листа на его внутренней стороне. Через эту жилку гриб получает воду и необходимые для роста вещества. А спустя неделю из членистоногого вырастает плодовое тело кордицепса однобокого с коробочкой спор сверху, готовой к размножению. А опасен ли кордицепс для человека?

Зомби в реальном мире: что скрывает гриб-паразит кордицепс однобокий
Науке уже давно известен этот феномен, однако ученым потребовалось время, чтобы наконец понять, как именно паразитический гриб O. unilateralis руководит своими жертвами, словно он – искусный кукловод. Его часто называли «мозговым паразитом», однако исследование, опубликованное в феврале 2021 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, опровергает данную теорию. Оказалось, что мозг насекомого остается неповрежденным, а контроль за своим хозяином паразит осуществляет путем внедрения в мышечные волокна по всему телу! Таким образом зараженный муравей становится для гриба своего рода «мясными доспехами» и средством передвижения, а часть клеток тканей муравья в процессе заменяются на грибные.

Чтобы сделать это удивительное открытие, Дэвид Хьюз (а именно он впервые обнаружил гриб-паразит кордицепс однобокий) начал обширное исследование, в котором приняла участие международная команда энтомологов, генетиков, программистов и нейробиологов. Цель их работы состояла в том, чтобы изучить клеточные взаимодействия между паразитом и его хозяином в ходе критической стадии жизненного цикла первого – той, во время которой муравей-древоточец вцепляется в лист своими мощными мандибулами.

Гриб Ophiocordyceps unilateralis опасен для муравья. Он подчиняет его себе: руководит его телом и направляет в такое место, где влажность и температура будут пригодны для дальнейшего роста.
Муравей крепко цепляется челюстями за жилку листа – его не может сдвинуть ни ветер, ни дождь.
Гриб Ophiocordyceps unilateralis опасен для муравья. Он подчиняет его себе: руководит его телом и направляет в такое место, где влажность и температура будут пригодны для дальнейшего роста. Муравей крепко цепляется челюстями за жилку листа – его не может сдвинуть ни ветер, ни дождь.
Wikipedia
Ведущий автор исследования, Маридель Фредериксен, кандидат в докторанты в Университете Базельского зоологического института в Швейцарии, заявила, что грибок Ophiocordyceps unilateralis выделяет тканеспецифические метаболиты в организм хозяина, вызывая тем самым изменения в экспрессии генов. Это также приводит к атрофии мышц нижней челюсти муравья, чтобы тот уже никогда не смог разжать их и позволить своему телу упасть на землю – это вызвало бы преждевременную гибель насекомого или подвергло бы паразита лишнему риску. Впрочем, до начала работы ученые не знали, как именно грибок координирует свои действия, чтобы так ловко манипулировать организмом хозяина.


Для проведения исследования ученые заразили грибом O. unilateralis муравья-плотника. При этом некоторые особи получили дозу менее опасного, не зомбирующего грибкового патогена, известного как Beauveria bassiana, или Боверия Басси – они служили в качестве контрольной группы. Сравнивая динамику заболевания, вызванного этими двумя грибами, исследователи смогли выделить специфические физиологические проявления деятельности кордицепса однобокого у муравьев.

С помощью электронных микроскопов, группа создала трехмерную модель, позволяющую определять местоположение, численность и активность грибковых тканей внутри тел насекомых. Для этого были взяты образцы этих тканей размером всего 50 нанометров, а наблюдение велось с помощью приборов, способных мониторить и обрабатывать изображение с частотой 2 тысячи раз за 24 часа. Чтобы проанализировать внушительный объем поступающих данных, ученые обратились к искусственному интеллекту: алгоритм, основанный на глубоком обучении, в ходе анализа выделял различия в деятельности грибковых и муравьиных клеток. Это позволило исследователям наглядно увидеть то, на какой стадии заболевания ткани организма все еще принадлежали насекомому, а где уже были преобразованы в гриб Ophiocordyceps unilateralis.


Результаты оказались одновременно чрезвычайно интересными и пугающими. Клетки O. unilateralis распространялись по всему телу муравья, от головы и грудного отдела до живота и ног. Более того, они были взаимосвязаны, создавая своего рода коллективную биологическую сеть, которая и контролировала поведение муравьев. Хьюз отметил, что под конец высокий процент клеток в организме хозяина превратился в клетки гриба – тот буквально сделал насекомое частью самого себя.

Но самое удивительное заключалось в том, что мозговая ткань осталась... нетронутой. «Обычно поведение животных контролируется мозгом, передающим сигналы мышцам, но результаты нашего исследования показывают, что паразит контролирует поведение хозяина с помощью периферических систем», объясняет Хьюз. «Почти как кукловод, тянущий за нитки, чтобы управлять движениями марионетки, грибок кордицепс однобокий также контролирует мышцы муравья, манипулируя конечностями и мандибулами хозяина».

- сразу в цитатник  [x]
- редактировать  

Понравилось? Поделись с друзьями: