Pidage meeles, et ma rääkisin teile parasiitseest, mis nakatab putukaid, näiteks sipelgapesa, ja lahkub oma kolooniast, asudes puu lehele. Pärast seda, kui ohver on võtnud manipuleerija jaoks mugava asendi, hakkab seene idanema tema keha ja pea kaudu.
Hirmutav oli seda siin vaadata koos piltidega tekstiga, kuid siin on teile video:
Teadus on seda nähtust juba ammu teadnud, kuid siiani pole teadlased pikka aega suutnud täpselt mõista, kuidas parasitaarne seen O. unilateralis oma nukunäitleja rolli täidab. Sel nädalal ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences avaldatud uus uuring lükkab selle teooria ümber sageli ajuparasiidiks. Selgus, et putuka aju jääb terveks ja parasiit harjutab oma peremehe üle kontrolli, viies selle lihaskiududesse kogu kehas! Tegelikult muutub nakatunud sipelgas omamoodi "liharüüdeks" ja seene transpordivahendiks ning osa sipelga koerakkudest asendatakse selle käigus seente omadega.
Selle hämmastava avastuse tegemiseks alustas David Hughes (ja just tema avastas parasiitide seen) ulatusliku uuringu, millest võttis osa rahvusvaheline entomoloogide, geneetikute, programmeerijate ja neuroteadlaste meeskond. Töö eesmärk oli uurida parasiidi ja tema peremehe vahelist rakulist interaktsiooni esimese elutsükli kriitilises etapis - ajal, mil sipelgas klammerdub oma võimsate mandlitega lehe külge.
Uuringu juhtiv autor, Šveitsi Baseli zooloogiainstituudi doktorant Maridel Frederiksen väitis, et seen sekreteerib kudespetsiifilisi metaboliite peremeesorganismi, põhjustades seeläbi muutusi geeniekspressioonis. Samuti põhjustab see sipelga mandibulaarsete lihaste atroofiat, nii et sipelgas ei saa neid kunagi lahti harutada ja lasta oma kehal maapinnale kukkuda - see põhjustaks peremehe enneaegse surma või seaks parasiidi tarbetusse ohtu. Kuid enne töö algust ei teadnud teadlased, kuidas seen täpselt oma tegevust koordineerib, et peremehe organismiga nii osavalt manipuleerida.
Reklaamvideo:
Uuringud ja avastused
Uuringu läbiviimiseks nakatusid teadlased puusepa sipelga O. unilateralis'ega. Seda tehes said mõned isikud annuse vähem ohtlikku, mitte zombie seenhaiguste patogeeni, mida tuntakse Beauveria bassiana nime all - nad toimisid kontrollrühmana. Võrreldes nende kahe seente põhjustatud haiguse dünaamikat, suutsid teadlased isoleerida sipelgate O. unilateralis'e aktiivsuse spetsiifilisi füsioloogilisi ilminguid.
Kasutades elektronmikroskoope, lõi meeskond kolmemõõtmelise mudeli, et teha kindlaks seente kudede asukoht, arvukus ja aktiivsus putukakehade sees. Selleks võeti nendest kudedest ainult 50 nm suurused proovid ja vaatluse läbiviimiseks kasutati seadmeid, mis on võimelised jälgima ja töötlema pilti sagedusega 2000 korda 24 tunni jooksul. Sissetulevate andmete muljetavaldava koguse analüüsimiseks pöördusid teadlased tehisintellekti poole: sügaval õppimisel põhinev algoritm tõi analüüsi käigus esile erinevused seen- ja sipelrakkude aktiivsuses. See võimaldas teadlastel selgelt näha, millises haiguse staadiumis keha kuded putukale veel kuulusid ja kus nad olid juba seeneks muutunud.
Tulemused olid ülimalt huvitavad ja hirmutavad. O. unilateralis'e rakud levivad kogu sipelga kehas, pea- ja rindkere piirkonnast kõhu ja jalgadeni. Pealegi olid nad omavahel ühendatud, luues omamoodi kollektiivse bioloogilise võrgustiku, mis kontrollis sipelgate käitumist. Hughes märkis, et lõpuks muutus suur osa rakke peremehe kehas seenerakkudeks - see muutis putuka sõna otseses mõttes enda osaks.
Kuid kõige hämmastavam oli see, et ajukoe jäi … terveks. "Tavaliselt kontrollib loomade käitumist aju, mis edastab signaale lihastele, kuid meie tulemused näitavad, et parasiit kontrollib peremehe käitumist perifeersete süsteemide kaudu," selgitab Hughes. "Peaaegu nagu nukutreener, kes tõmbab nuku liigutuste juhtimiseks nööre, kontrollib seen ka sipelga lihaseid, manipuleerides peremehe jäsemete ja mandiblitega."
Kas parasiit võib aju mõjutada?
Siiani pole teada, kuidas täpselt seene põhjustab sipelga liikumist konkreetse lehe suunas. Teadlaste arvates on pusle lahendamisel tegelikult aju terviklikkuse fakt: seene kasutab sipelga aju potentsiaali piisavalt kaua, et see oleks elus ja suudaks iseseisvalt leida parasiidi paljunemiseks sobiva "koha". Teine teooria on see, et seen mõjutab kaudselt aju, eriti selle sensoorseid funktsioone, et sipelgaid "kontrollida" ja panna nad metsa minema.
Kesk-Florida ülikooli entomoloog Gaimodo Charissa de Becker, kes uues uuringus ei osalenud, on kindel, et tehtud töö kinnitab tõsiasja, et seen suudab peremeest kontrollida spetsiaalsete sekretsiooniühendite abil, mis toimivad neurotransmitteritena. Seda näitavad peamiselt seengenoomi uurimisel saadud andmed.
Miks see on meie jaoks nii oluline? Zombifitseerimise mehhanismi mõistmine avab mitmeid perspektiive. Esiteks on see uute bioloogiliselt aktiivsete ühendite süntees, mida saab kasutada võimsate ravimitena. Lisaks on teadlased märganud, et seen Ophiocordyceps kimflemingiae (seotud parasiitne seen) näitab aktiivsuse märke "bioloogilise kella" piires: mõned seene geenid on aktiivsed päeva jooksul, teised - öösel. Ilmselt aktiveerib seene öösel peremeesorganismi ajuga suhelda saavate valkude sekretsiooni, tagades seeläbi tema enda domineerimise närvilise tegevuse üle. Kes teab, võib-olla tulevikus annab selline implantaatide ja neurotransmitterite kokteil meile võimaluse inimese aju kontrollida ja paljastada seeläbi kõik selle saladused?
