по материалам Филдовского музея естествознания
Мы, люди, не единственные животные, которым приходится беспокоиться об укусах насекомых. Существуют тысячи видов, паразитирующих на млекопитающих и птицах, но учёные ещё только учатся понимать механизмы выбора жертв кровососов. Оказывается, ответ может лежать на поверхности… кожи. В новом исследовании, опубликованном в журнале Molecular Ecology, было обнаружено свидетельство того, что кровососущие мухи, паразитирующие на летучих мышах, вероятно, обнаруживают свою жертву по особому аромату веществ, продуцируемых бактериями на коже летучих мышей.
Автор статьи Холли Луц пришла к этой идее после ознакомления с ранее опубликованным исследованием, показавшим, что комары могут предпочитать одних людей и игнорировать других. «Знаете, это как раз про ту ситуацию, когда на пикнике кого-то из ваших друзей атакуют комары, а к вам они даже не подлетают. Есть исследования, указывающие на то, что комаров может привлекать особый покровный микробиом – уникальное сообщество бактерий, живущих на коже», – говорят Луц, научный сотрудник Чикагского музея естествознания и лабораторий Джека Гилберта (GilbertLab), также являющегося соавтором исследования, и Роб Найт из Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Обратив внимание на то, что некоторых людей кусают чаще, чем других, я задалась вопросом, что привлекает насекомых к конкретным летучим мышам».
Луц сталкивалась со множеством летучих мышей во время полевой работы в пещерах Кении и в Уганде, когда изучала малярию в рамках своей диссертационной работы. «В этих пещерах я видела разные виды и даже семейства уживающиеся вместе. Какие-то из них кишели кровососущими мухами, на других – вообще ни одной. Эти мухи предпочитали семейства строго определённых мышей: сложно было встретить муху, которая обычно кормится подковоносами, на крылане», – утверждает Луц. - «Мне стало интересно, почему мухи так привередливы – очевидно, они могли бы просто перебираться с одной мыши на другую, но не делают этого».
Мухи, рассмотренные в статье, родственники москитов, и хотя технически они и мухи, большинство не умеет летать. «Их способность летать, как и способность видеть, сильно редуцированы», – отмечает Луц. - «Так что они не ориентируются с помощью зрения. Следовательно, ведущую роль должны играть иные сенсорные механизмы, возможно, обоняние или способность обнаруживать химические сигналы».
«То, как мухи обнаруживают летучих мышей, прежде было загадкой», – говорит Карл Дик, научный сотрудник Филдовского музея естествознания, профессор биологии в Университете западного Кентукки и один из соавторов исследования. «Но поскольку мухи предпочитают определённые виды летучих мышей, очевидно, они каким-то образом выбирают себе жертву».
Более того, мухи-паразиты переносят между летучими мышами вирус малярии, и малярийные плазмодии также видоспецифичны. Благодаря этой интересной и сложной системе можно провести важные параллели с другими трансмиссивными способами передачи заболеваний, например, с распространением малярии среди людей через укус комара. Ранние исследования уже показали, что различные виды бактерий, соотносимые с типом кожи или даже болезнями отдельных людей, могут влиять на пищевые предпочтения кровососущих комаров.
Луц предполагает, что тоже самое может касаться и летучих мышей – дело в их микробиоме. Кожа покрыта микроорганизмами, которые помогают защитить её от патогенов, поддерживать иммунитет и расщеплять продукты секреции, например, пот. Эволюция видов, являющихся хозяевами для паразитов, привела к тому, что их микробиом менялся вместе с ними.
Перерабатывая питательные вещества, бактерии производят уникальные химические соединения, распространяющиеся в воздухе. И, согласно гипотезе Луц, разных насекомых привлекают различные химические сигналы, что и объясняет, почему некоторые летучие мыши более подвержены атакам кровососущих мух, чем другие – как тот самый неудачливый друг на пикнике.
Чтобы проверить эту гипотезу, Луц изучила множество летучих мышей разных видов. «Мы посетили массу пещер, где обитают летучие мыши, использовали специальные сети для отлова», – говорит Луц. Вместе со своими коллегами Луц брала образцы кожи и шерсти с тел и крыльев летучих мышей, чтобы исследовать ДНК самих мышей и микробов, живущих на их коже. Кроме того исследователи проверяли животных на наличие мух. «Мы прочёсывали летучих мышей щипцами. Эти мухи могут исчезнуть в долю секунды. Так что приходилось погоняться за ними».
«Мухи развили всё необходимое, чтобы оставаться на летучей мыши», - замечает Дик. - «У этих насекомых есть специальные гребни, шипы и коготки, которые удерживают их на месте в мехе, и при этом мухи могут быстро бегать в любом направлении, чтобы избегать зубов и когтей своих хозяев или попыток исследователей поймать паразитов».
Уже в Филдовском музее естествознания исследователи проанализировали взятые пробы в ДНК-лаборатории Притцкера. «Как только мы вернулись в лабораторию, мы извлекли и секвенировали ДНК, создали библиотеки всех бактерий, связанных с каждым отдельным образцом с кожи. Затем мы использовали биоинформатический метод, чтобы охарактеризовать бактерии и определить, какие встречались среди разных групп летучих мышей, сравнивая летучих мышей с паразитами и без», – говорит Луц.
Команда обнаружила, что разные семейства мышей имели уникальные сочетания бактерий на коже, даже если это были летучие мыши из далеко отстоящих друг от друга мест. «Один из основных вопросов исследования, существуют ли различия в микробиоме кожи разных летучих мышей и есть ли бактерии, которые встречаются только среди мышей с паразитами», – говорит Луц. - «Получение этих результатов было действительно захватывающим – данная работа является кульминацией долгих лет размышлений, рассуждений и работы с образцами».
Однако есть ещё несколько серьёзных вопросов, на которые предстоит ответить. «В ходе этого исследования мы не смогли собрать конкретные химические вещества, которые являются навигатором для паразитов – вторичные метаболиты или летучие органические вещества. Без этой информации мы не можем утверждать наверняка, что именно определённые бактерии привлекают паразитов к хозяину. Так что на следующем этапе нам будут необходимы образцы, которые помогут связать такие летучие соединения с бактериями», - отмечает Луц. - «В науке всегда есть следующий шаг».
Помимо рассуждений о том, каким образом слепые неспособные летать мухи настолько привередливо выбирают жертву, исследование задаёт и более важные вопросы о том, как разные организмы сосуществуют вместе. «Мы живём в сложных сообществах, где разные виды живых существ сталкиваются и взаимодействуют, иногда вступают в симбиоз или питаются друг другом. В естественном состоянии среды организмы занимают свои ниши и таким образом сосуществуют. Но по мере того, как среда обитания разрушается, организмы вынуждены делиться ресурсами или начинать использовать новые». Животные более не могут предоставлять друг другу достаточно пространства, и это может привести к распространению новых заболеваний, передающихся от одного организма к другому.
«Мы, люди, влияем на целые экосистемы, и эти экосистемы могут позже повлиять на нас, поэтому так важно изучать их», – говорит Луц.
Перевод: Виктория Великородняя.
Редактор: Анастасия Карцева.
Дизайн: Влад Фрост.
