Новая область исследований паразитов, которые захватывают нервную систему хозяина.
Ключевые выводы
- Паразиты - недооцененные, но вездесущие черты всех экосистем.
- Некоторые паразиты могут заразить своих хозяев и превратить их в настоящих зомби. Хозяева физически не изменились, но их мозг и поведение находятся под контролем паразитов.
- Новая и развивающаяся область нейропаразитологии стремится понять механизмы, лежащие в основе этой реальной «зомбификации».
Когда вы думаете о любой экосистеме, вы можете сначала представить ее самого известного хищника - бенгальского тигра, преследующего свою добычу, или большую белую акулу, скрывающуюся в океанских глубинах. Возможно, вы также будете вызывать в воображении образы преследуемых животных - оленей, рыб, кроликов, мышей, насекомых - и растений, которые они едят.
Вы, наверное, не представляете паразитов, которые заражают мозг животных, берут под контроль их поведение и превращают в зомби. Эти крошечные организмы могут перепрограммировать своих хозяев, чтобы служить конечной цели паразита: размножению и передаче.
Да, вы правильно прочитали - у природы есть настоящие похитители тел. Зараженный хост может выглядеть так же, но не дайте себя одурачить. Функционально это зомби, выражающий геном паразита и обреченный на саморазрушительное поведение, которое приносит только пользу его захватчику.
Итак, если вам нужно вдохновение для написания следующего голливудского блокбастера о зомби, обратите внимание на креативные, ужасные и впечатляющие примеры контроля над разумом, встречающиеся в природе.
Грибной паразит, который вцепляется в муравья мертвой хваткой
Общая стратегия зомбирования паразитов заключается в изменении поведения хозяина в соответствии с его собственным жизненным циклом. Например, грибы рода Ophiocordyceps прикрепляют свои споры к кутикуле муравья. Споры прорастают и проникают в тело муравья, путешествуя по его трахее. Грибковые нити, называемые мицелием, растут внутри тела муравья и начинают питаться его органами. На этом этапе молодым Ophiocordyceps нужен хозяин, чтобы остаться в живых и питать их. Так, мицелий избегает жизненно важных органов. (Неизвестно, как грибы могут различать критические и нежизнеспособные органы.)
Когда Ophiocordyceps хочет выпустить свои споры, гриб вырабатывает химическое вещество, которое делает его ответственным за тело муравья. Муравей взбирается на верхушку растения, зажимая челюсти, чтобы остаться на месте. Это странное поведение для муравья. Действительно, единственная цель мертвой хватки - помочь грибку размножаться. Как только паразит решает, что он силен, у него есть последняя смертельная закуска: мозг муравья. Плодовые тела затем прорастают из кутикулы мертвого муравья и выпускают заполненные спорами капсулы, давая им достаточно ветра и воздуха, чтобы распространять споры по окружающему пространству и начинать жизненный цикл заново.
Оса, которая контролирует, как паук плетет свою паутину
Если кто и может сопереживать паразитирующим на них муравьям, так это напуганный паук Plesiometa argyra. Для этого паука врагом является не грибок, а паразитическая оса Hymenoepimecis argyraphaga, которая использует испуганного паука в качестве хозяина. Когда взрослая самка осы хочет отложить яйца, она использует яд, чтобы парализовать восприимчивого хозяина. Затем она прикрепляет яйцо к брюшку паука. Как только личинка частично вылупляется, она начинает проникать в паука, где растет на разных возрастных стадиях или стадиях развития. На последнем этапе, прежде чем стать взрослой, оса химически побуждает паука-хозяина плести паутину кокона. Эта паутина кардинально отличается от стандартной паутины, сплетенной испуганным пауком. Как будто Пикассо вдруг сказал: «Хватит кубизма, как насчет реалистичного изображения церкви!»
Паук плетет не случайный узор - паутина прекрасно удерживает и защищает кокон осы. Затем паук умирает, а личинка осы питается трупом, пока не сформирует кокон, нежится в своем новом паутинном ложе и не завершит превращение во взрослую осу.
Паразит, который крадет страх
Зомбификация поражает не только насекомых. Паразит Toxoplasma gondii в первую очередь поражает позвоночных, таких как мыши, домашний скот и даже людей. Известно, что T. gondii в первую очередь заражает крыс и мышей, которые подхватывают паразита из кошачьих фекалий. Паразит перехватывает общую стратегию выживания мышей - избегать кошек - и меняет ее на противоположную. Хозяина привлекает запах кошачьей мочи.
Ученые считают, что паразит вызывает эту внезапную смену настроения, нарушая связь в миндалевидном теле мыши, области мозга, которая регулирует страх. Изменение этого поведения - это изобретательный способ T. gondii добраться до своего конечного хозяина - кошки. Внутри кошки он может размножаться половым путем и передаваться из толстой кишки вместе с последней порцией кошачьего Meow Mix.
Становится хуже.
Эти ооцисты паразита (причудливый термин для «яиц») могут оставаться живыми и готовыми заразить хозяина в течение длительного времени. Это означает, что если ооцисты загрязнят водоснабжение - а это неизбежно произойдет - они могут заразить птиц, коров и даже людей. На самом деле, по оценкам исследователей, от 30 до 50 процентов населения мира заражены токсоплазмой. К счастью, большинство здоровых людей могут предотвратить причинение серьезного вреда паразитом. Но эти паразиты терпеливы. Они могут жить внутри хозяина в течение многих лет, пока иммунная система не станет достаточно скомпрометирована, чтобы паразит мог размножаться и вызывать болезнь токсоплазмоз, которая обычно просто вызывает грипп и некоторые мышечные боли. У тяжелобольных паразиты могут вызывать судороги и помутнение зрения.
Поскольку T. gondii поражает мозг, ученые уже давно подозревали, что он может незначительно изменять поведение человека. Интригующее исследование показало корреляцию между заражением токсоплазмой и насилием, направленным против самого себя, включая самоубийство. Другое исследование даже предполагает, что учащиеся, больные токсоплазмозом, с большей вероятностью будут интересоваться бизнесом из-за снижения страха перед неудачей. Тем не менее, нам необходимо больше исследований воздействия токсоплазмы на психику человека, прежде чем мы сможем связать это поведение с инфекцией.
Эти исследования, хотя и спорные, заставляют некоторых ученых задаваться вопросом, почему токсоплазма столкнулась с проблемой изменения нашего поведения. В отличие от мышей, мы являемся тупиковым хозяином для T. gondii. Некоторые эксперты считают, что любые поведенческие изменения у людей могут быть остаточной адаптацией, развившейся у токсоплазмы, когда людей действительно преследовали кошки (конечно, более крупные кошки).
Последствия для экосистем
Конечно, вы можете рассуждать, эти существа пугают. Но они, вероятно, в основном охотятся на жуков в каком-нибудь темном уголке тропического леса, который я никогда не увижу.
Это может звучать утешительно. Но это неправильно.
Паразиты встречаются повсюду. На самом деле, во многих средах обитания совокупный эффект от паразитов намного превышает эффект от высших хищников. Например, в одном исследовании была определена биомасса свободноживущих и паразитирующих видов в трех эстуариях в Калифорнии (вряд ли это тропические джунгли). Исследователи обнаружили, что паразиты составляют около 3% от общей биомассы в этих экосистемах. Они перевешивают всю биомассу птиц. Хотя не все эти паразиты являются мастерами контроля над разумом, многие из них, вероятно, извлекают пользу из простой истины: паразит, который может изменить поведение своего хозяина, чтобы улучшить его передачу, получит благосклонность естественного отбора..
Кроме того, эти поведенческие эффекты дают крошечным существам большое влияние на другие взаимодействия в экосистеме. Многие паразиты заставляют организмы-жертвы мучиться перед хищниками. Таким образом, у инфицированных организмов гораздо больше шансов умереть, прежде чем они смогут распространить свои гены. Например, плоский червь Leucochloridium paradoxum заставляет свою улитку-хозяина извиваться. Птицы уже думают, что улитки вкусные, и сразу замечают это движение. Позже, когда летающая птица испражняется, детеныши плоских червей летают, повышая свои шансы заразить другого хозяина.
Растущая область исследований
Нейропаразитология - новая область, изучающая паразитов, контролирующих нервную систему хозяина. Святым Граалем для нейропаразитологов является открытие механизма, который паразит использует для изменения поведения хозяина. Область находится в зачаточном состоянии, но уже сделала важные открытия. Например, исследования показали, что многие паразиты могут изменить генетическую экспрессию хозяина.
Другие ученые характеризуют химические вещества в секретоме - группе выделений, участвующих в манипуляциях с хозяином. Связать химический состав с механизмом и функцией - это захватывающая задача, которая станет большим шагом вперед в нейропаразитологии.
Наконец, вопросы нейропаразитологии проистекают не только из благоговения, удивления и страха, которые вызывает зомбирование. Скорее, понимание того, как эти паразиты делают то, что они делают, имеет важные последствия для нейронауки в целом. Например, взаимодействие паразита и хозяина, несомненно, расширит наше понимание того, как взаимодействуют нейроны, гормоны и гены, регулирующие поведение.
Кроме того, пока мы не поймем, что происходит, мы не узнаем, могут ли люди стать следующей мишенью для зомбирования. До тех пор я советую держаться подальше от кошачьего туалета.