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.