Гриб паразит муравья

Содержание

Учёные выяснили, что происходит с муравьями-зомби. И это тянет на сценарий фильма ужасов

Всё устроено так: паразитический грибок заражает муравья, прорастает в его мышцах, управляет ими, но не касается мозга. По сути муравей превращается в зомби и служит живой машиной для грибка. Бедный муравьишка исполняет все приказы и не может сопротивляться, пишет издание Wired.

То, что чувствует муравей, — загадка, которую мы никогда не хотим разгадать.


Заражённый муравей уходит из колонии в лес. Находит местечко поуютнее (влага и темнота — отличный вариант для жизни грибка), забирается на растение и со всей силой кусает листочек. После того как главное выполнено, муравей становится больше не нужен грибку и он разрушает его мышцы, убивая насекомое, прорастая из его головы. Так он продолжает распространять споры и заражать других муравьев. Всё это происходит за 10 дней, и всё это время муравей находится в сознании. Во время последнего укуса он цепляется с такой силой, что его мышцы разрушаются, а он продолжает умирать и не может отцепиться.


Раньше исследователи спорили насчёт того, как именно грибок завладевает телом муравья. Но последнее наблюдение, опубликованное в The Journal of Experimental Biology, доказало, что укус происходит насильственно. Понимание того, как происходит зомбирование, может серьёзно помочь нам в медицине.

Вообще наука движется вперед всё быстрее и быстрее. В то время как биологи разгадывают многомиллионные загадки, в NASA уже разрабатывают сценарии колонизации Млечного Пути и строительства космических кораблей.

Пока в Америке готовятся к заселению Галактики, в России томские учёные запустили в космос «жигули», и ответ от Илона Маска не заставил себя ждать. Он предупредил, что может вызвать на рэп-баттл.

Фильмы про зомби пугают нас тем, что спастись от заражения практически невозможно. Трупы с пустыми глазами и пенящейся слюной чем-то напоминают зараженных вирусом бешенства. Но этот вирус на самом деле паразит, который манипулирует поведением хозяина в своих целях. Он же и вызывает у зараженного агрессию, чтобы заставить его распространять вирус с помощью укусов. Но этим занимаются не только вирусы, но и вполне осязаемые организмы — насекомые, грибы, черви и ракообразные.

Взбираться, чтобы взорваться

Гусениц можно считать чемпионами по количеству микроорганизмов и насекомых, которые управляют их разумом.

«Вирус зомби» — микроорганизм-бакуловирус, он отправляет гусениц из графства Ланкашир на северо-западе Англии на верную смерть. Он блокирует природное неприятие гусениц к солнечному свету, заставляя их взбираться на верхушки растений, где они быстро погибают. Более того, бакуловирус буквально взрывается из трупа своего хозяина, чтобы попасть в тело новой жертвы.

Этот вирус заразил гусениц дубового эггара — распространенного вида моли, обитающего на многих вересковых пустошах и лугах Британских островов. Открытие удалось сделать, когда ученые стали слишком часто замечать шкурки мертвых гусениц, свисающие с верхушек кустов в заповеднике Винмарли Мосс города Гастанг.

Здоровая гусеница

Подобные наблюдения были отмечены учеными во всем регионе. По словам доктора Миллера, руководителя исследования по изучению этого странного явления, этим гусеницам абсолютно несвойственно забираться на высокие кустарники и быть под воздействием солнца, потому что вереск и черника, которыми они питаются, находятся вдали от солнечного света. Исследователи обнаружили, что бакуловирус уже в самом начале заражения изменяет реакцию насекомых на свет. На более поздних стадиях паразит превращает своего хозяина в зомбиподобное существо, заставляя его постоянно питаться, прежде чем подняться на более высокие, более открытые участки. Вирус активно размножается почти в каждой клетке тела гусеницы. Когда гусеница умирает, она подвергается естественному процессу разложения, при котором ее экзоскелет распадается. Каждая частичка гусеницы при этом содержит бакуловирус.

Убивающие коня наездники

Некоторые виды паразитических ос вида Glyptapaneteles, которых еще называют «наездники», откладывают свои яйца в тела других насекомых, например, в уже описанных выше гусениц. Оса-паразит за один раз вводит в хозяина около 80 яиц вместе с поли-ДНК-вирусом и небольшим количеством яда, который парализует гусеницу, пока оса не сделает кладку. Вирус помогает им подавить иммунную систему хозяина, чтобы тот полностью подстроился под функцию выращивания личинок и не превратился в куколку.

После многочисленных исследований энтомологи пришли к выводу, что токсины ос содержат особый вирус, если точнее, нудивирус (вирусоподобные частицы — «Хайтек»), который помогает осам подавлять иммунную систему гусениц. Он производится в яичниках осы.

Ученые считают, что гены, управляющие формированием этих частиц, были приобретены предками ос от настоящего вируса, который еще 100 млн лет назад встроился в их геном.

Гусеница бабочки Thyrinteina leucocerae с куколками наездника Glyptapanteles

Вылупившиеся личинки растут и развиваются внутри несчастной жертвы, питаясь ее лимфой, при этом не травмируя внутренние органы. После чего покидают тело гусеницы, прикрепляются рядом к листу и окукливаются. Но две-три личинки остаются внутри, чтобы управлять гусеницей.

Под таким контролем она, вместо того чтобы продолжать свое развитие, остается на месте и самоотверженно защищает чужих личинок от других насекомых. Когда молодые наездники появляются на свет, она погибает.

Дарвин считал, что существование таких организмов, как Glyptapanteles, противоречит одному из центральных постулатов естественной теологии, рассматривающей изучение природы как путь к демонстрации благонамеренности бога. Он не мог убедить себя в том, что бог мог создать насекомых, которые питаются телами живых гусениц.

Не менее ужасно наездники поступают с пауками. Если арахниду не повезет, он станет носителем личинки, и две недели она будет питаться его кровью. Паук при этом, ничего не подозревая, будет жить прежней жизнью. Но настанет время, когда личинке нужно будет окукливаться, вот тогда она и введет пауку в мозг особый нейротоксин, который заставит его сплести необычную паутину. Когда работа будет завершена, личинка съест паука и использует паутину для своего окукливания.

Вид паразитических плоских червей Leucochloridium paradoxum проникает в организм улитки и развивается в ее теле. Из яиц появляется личинка, которая в виде яркого нароста вылезает из глазных щупальцев своей жертвы. Ослепшая улитка теряет бдительность и больше не прячется от опасности. Птицы легко замечают добычу благодаря этим новым ярким «глазам». Так Leucochloridium paradoxum достигает цели — попадает в новый организм, где откладывает свои яйца. Вместе с пометом они оказываются в траве, где начинается новый цикл их жизни.

Кровожадные грибы

Разновидность энтомопатогенных грибов Ophiocordyceps unatellis изменяет поведение муравьев, чтобы обеспечить как можно более широкое распространение своих спор. В переводе название паразита звучит как «кордицепс однобокий». Этот гриб попадает в тело муравья через дыхательные отверстия, где начинает питаться мягкими тканями. Порабощенный муравей вынужденно покидает свое гнездо для более влажного микроклимата, благоприятного для роста гриба. В конечном итоге муравей поднимается на вершину невысокого кустарника и вгрызается челюстями в стебль. Тогда гриб убивает несчастного и поедает его тело. Благодаря этому через несколько дней после смерти муравья гриб выпускает плодовое тело через основание головы муравья, превращая его труп в площадку для запуска, из которой он может выбросить свои споры и заразить новых насекомых.

Стадии заражения муравья грибом Ophiocordyceps unatellis

Исследование, опубликованное в 2017 году, показало, что устоявшееся мнение о поражении грибком ЦНС муравья ошибочно. Мозг муравьев-зомби остается нетронутым паразитом, а O. unatellis способен контролировать действия своего хозяина, проникая и окружая мышечные волокна по всему телу муравья. По сути, он превращает зараженного муравья во внешнюю версию себя. Таким образом, муравьи-зомби частично остаются насекомыми, но, с другой стороны, становятся грибком.

Другие энтомопатогенные грибки Entomophthora muscae, что в переводе с греческого означает «уничтожитель мух», проникает в экзоскелет мух через одну из многочисленных трещин в их «броне». Первое, что делает гриб, — врастает в определенную область мозга, которая контролирует поведение мухи, заставляя ее приземляться на близлежащую поверхность и ползти как можно выше. Зараженные мухи поднимаются на определенную высоту, прикрепляются к любому растению и принимают «смертельную позу» животом вверх, оптимальную для рассеивания спор. В конце концов клетки гриба поражают все тело мухи и она умирает.

Чтобы сделать это открытие, ученый Дэвид Хьюз из штата Пенсильвания создал международную команду энтомологов, генетиков, компьютерщиков и микробиологов. Цель исследования состояла в том, чтобы посмотреть на клеточные взаимодействия между O. unatellis и муравьями вида Camponotus castaneus во время критической стадии жизненного цикла паразита — той фазы, когда муравей закрепляется на дне листа с помощью своих мощных мандибул (челюстей).

Используя электронные микроскопы, исследователи создали трехмерные модели для определения местоположения, численности и активности грибов внутри тел муравьев. Кусочки ткани были взяты с разрешением 50 нм, с использованием машины, которая могла повторять процесс нарезки и формирования изображения со скоростью 2 тыс. кадров в минуту в течение 24-часового периода. Чтобы проанализировать это огромное количество данных, исследователи обратились к искусственному интеллекту, а алгоритм машинного обучения научился различать клетки гриба и муравья. Это позволило исследователям определить, какую часть тел насекомых все еще можно было считать муравьем и сколько из них уже было превращено в гриб. Клетки O. unatellis распространились по всему телу муравья, от головы и грудной клетки до брюшной полости и ног. Более того, все эти грибковые клетки были связаны между собой, создавая некое подобие коллективной биологической сети, которая контролировала поведение муравьев.

Обычно у животных поведение контролируется мозгом, посылающим сигналы мышцам, но результаты исследования показывали, что паразит контролирует поведение хозяина, не проникая в голову, как кукловод.

Труп муравья с грибами, торчащими из его тела

Исследование показало, что гриб выделяет тканеспецифичные метаболиты и вызывает изменения в экспрессии генов хозяина, а также атрофию мышц нижней челюсти муравья. Измененное поведение хозяина — это расширенный фенотип генов микробного паразита, который экспрессируется через организм хозяина. Но до сих пор неизвестно, как гриб добивается полного контроля над поведением своей жертвы.

Cymothoa exigua — уникальный паразит, который не только ест части тела своего хозяина, но и полностью заменяет собой съеденное. Мокрица проникает через жабры и устраивается в теле рыбы — пятнистого розового луциана. Она поедает язык своей жертвы, а затем начинает питаться слизью и, впрочем, исправно «работать» вместо языка. В настоящее время считается, что Сymothoa exigua не представляет угрозы для человека. Однако некоторые исследователи утверждают, что риск быть укушенным все же есть.

Мокрица, заменившая собой язык у рыбы

Мокрица, которая превращает крабов в нянек

Саккулина — паразитическое членистоногое животное из подтипа ракообразных. Ему очень нравится управлять крабами. Личинки саккулины — это планктонные организмы, что путешествуют по соленым морям и океанам. Через четыре-пять суток после рождения у самок начинает появляться небольшая хитиновая раковина (циприсовидная стадия). С этого момента у саккулины только одна цель — найти поскорее подходящего краба, закрепиться на нем и спокойно развиваться дальше. Чаще всего саккулина прикрепляется к клешням.

Там личинки превращаются в своего рода живой шприц для подкожных инъекций (так называемый «кентрогон»). Он прокалывает панцирь у основания щетинистых волос краба и вводит следующую стадию паразита — микроскопическую каплю, называемую вермигоном, — в кровь и пищеварительный тракт краба. По сути, саккулина впрыскивает саму себя в форме жидкости. После внедрения внутрь панциря начинается ее активная стадия роста. Бесформенный комок клеток сильно разрастается и достигает размеров до 3 см. Саккулина высасывает из краба все питательные вещества, но не убивает. Паразит делает из него послушного зомби под полным контролем. Также саккулина уничтожает половые органы краба, у самцов еще и меняет гормональный фон, чтобы сделать их послушными и заботливыми мамочками.

Механизм заражения краба саккулиной

Тело полностью зрелой саккулины состоит из частей, называемых междоузлиями, которые больше похожи на корни растения, чем на животное. Его усики распространяются по всем внутренностям краба, и только часть паразита видно снаружи — женский репродуктивный орган, который выступает из брюшка. На этой мешковидной стадии саккулина становится половозрелой. В месте крепления к брюшку открывается крошечное отверстие, через которое к саккулине попадает самец, который выглядит как личинка самки до внедрения в краба. Он прикрепляется к ней и остается до конца жизни краба, ежедневно производя сперму и оплодотворяя яйцеклетки. При этом каждая самка саккулины имеет два входных канала, в которых могут одновременно жить два самца.

Оплодотворенные яйца саккулина откладывает там, где здоровая самка краба вынашивала бы собственную кладку. И несчастное ракообразное заботится о ней точно так же, как заботилось бы о своем потомстве. Краб, зомбированный саккулиной, покорно чистит ее кладку от водорослей, защищает от хищников и других паразитов. Удивительно, что живут такие крабы дольше, чем незараженные.

Некоторые эксперты утверждают, что так называемая болезнь хронического истощения, поражающая оленей и лосей в 24 штатах США и ​​двух провинциях Канады, в будущем сможет заражать и людей подобно сценам из зомби-апокалипсиса.

Сам вирус поражает головной, спинной мозг и ткани животного, вызывая агрессивность, потерю концентрации внимания, слюнотечение, отсутствие страха перед людьми и вялость. В последнее время этот феномен стал предметом разговоров, поскольку он продолжает распространяться по всей Северной Америке. Скорее всего, это просто мутировавший вирус бешенства, но до конца заболевание не изучено.

Красивая и смертоносная

Природа создала изумрудную осу, которая превращает тараканов в зомби. Самка осы спаривается только один раз в жизни. После спаривания с десятками оплодотворенных яиц оса ищет таракана, используя зрение и звук, а затем атакует.

Но тараканы в шесть и более раз крупнее ос, поэтому точность наносимых жалом ударов крайне важна. Оса жалит таракана в грудную клетку и вводит гамма- аминомасляную кислоту с таурином и бета-аланином. ГАМК — это нейротрансмиттер, который блокирует передачу двигательных сигналов между нервами и вместе с двумя другими химическими веществами временно парализует передние ноги таракана.

Схватка осы и таракана

Затем она вводит жало с токсином в две области мозга таракана, ганглии. Оса использует специальные органы чувств на кончике жала, чтобы определить точные участки ганглиев тараканов для поражения. После активации яда вся центральная нервная система жертвы становится подконтрольной, так как он блокирует ключевые сигналы в мозг. Это заставляет жертву потерять чувство самосохранения, благодаря чему оса, будучи слишком маленькой, чтобы перенести таракана, ведет его, как собаку, на поводке, в свое гнездо, где откладывает яйцо в животе насекомого и запечатывает его внутри, а затем улетает искать новую жертву.

Через два дня осиное яйцо вылупляется, и новорожденная личинка начинает уничтожать таракана. Личинки питаются гемолимфой, которая содержит в себе питательные вещества, эквивалент человеческой крови. Они поглощают и все органы в брюшной полости, пока таракан еще жив. Как только все органы съедены, личинка поглощает нервную систему таракана и наносит антимикробный секрет на внутренние стенки трупа таракана. В течение следующего месяца личинка превращается в куколку внутри трупа таракана и, достигая следующей стадии развития, пробивает его оболочку и выбирается наружу.

Зомби — не просто реквизит из фильмов ужасов, они часто встречаются в природе, нравится нам это или нет. Есть много примеров паразитов, управляющих сознанием, которые могут поразить нервную систему хозяина, порабощая своих жертв самыми извращенными способами. Возможно ли то, что эти механизмы будут применимы и к людям? Мы тоже всего лишь биологический вид, один из миллиона, поэтому зомбирование может коснуться и нас.

Чем отличаются домашние насекомые паразиты от бытовых вредителей. Насколько опасны эти виды насекомых?

Класс насекомых (Insecta) насчитывает несколько миллионов видов и является самым многочисленным в животном мире. Некоторые представители этого класса в качестве места пребывания выбрали человеческое жилье и поэтому получили название «домашних». Среди непрошеных жильцов есть довольно безобидные создания, а есть и опасные для человека насекомые-паразиты. По степени вредоносности обитателей наших домов и квартир можно разделить на несколько видов:

  • паразиты человека и домашних животных;
  • бытовые вредители;
  • нейтральные насекомые, которые не причиняют вреда здоровью и имуществу человека.

Насекомые-паразиты существенно ухудшают качество жизни, поэтому человек старается избавиться от них всеми доступными методами. Однако и более безопасные представители класса Insecta не слишком приятные соседи. У большинства людей их присутствие вызывает психологический дискомфорт и желание воспользоваться инсектицидными средствами.

Какую среду обитания предпочитают домашние насекомые-паразиты?

Правильный ответ – любую, где есть подходящие для них условия. При этом санитарное состояние жилья имеет минимальное значение. Конечно, если в квартире поддерживается образцовый порядок, в ней вряд ли обоснуются тараканы, однако другая инсектофауна будет чувствовать себя вполне комфортно. Поэтому хозяев жилья наверняка заинтересует информация о потенциальной опасности домашних насекомых и методах борьбы с ними.

Домашние паразиты-насекомые: виды и особенности

Насекомые-паразиты делятся на два вида: бытовые вредители и кровососущие паразиты. К первому виду относятся домашние муравьи, тараканы, мухи и все виды моли. Они в первую очередь интересуются продуктами и предметами обихода. Насекомые этого типа – источник загрязнения окружающей среды и переносчики различных заболеваний. Представители второго вида – вши, блохи и клопы. Основным питательным компонентом для них является кровь человека и домашних животных. Укусы кровососущих паразитов служат «входными воротами» для множества инфекций и, кроме того, нередко становятся причиной аллергических реакций и гнойничковых высыпаний на коже.

По каким причинам следует избавиться от тараканов и других насекомых-вредителей

Пожалуй, самые неприятные бытовые вредители – это тараканы. Представители данного вида отличаются исключительной живучестью и неприхотливостью: способны длительное время существовать без еды и могут питаться не только продуктами, но и другой органикой (кожей, бумагой, тканью). Контактируя с бытовыми отходами, тараканы переносят на посуду и продукты возбудителей инфекционных заболеваний, в первую очередь дизентерии и сальмонеллеза.

Много неприятностей могут доставить человеку и другие насекомые из числа паразитов-вредителей – домашние муравьи. Они живут огромными семьями и могут освоить любое удобное пространство, где достаточно тепла, влаги и пищи. Так же, как и тараканы, муравьи наносят человеку существенный ущерб: портят пищу и переносят опасные бактерии и вирусы. Основная трудность борьбы с ними заключается во множестве гнезд, которые рассеяны по разным помещениям и при этом образуют единую колонию.

Еще одна группа насекомых-вредителей представлена шубной и платяной молью. Шубная моль портит меховые изделия: прогрызает в них «дорожки» и откладывает там яйца. Гусеницы платяной моли питаются обивкой мягкой мебели и шерстяной одеждой, но не брезгуют запасами крупы и муки.

Мухи – частые гости в жилище человека. Они паразитируют на отходах растительного и животного происхождения и являются переносчиками опасных инфекций.

Современная промышленность предлагает немало химических средств, которые помогают избавиться от тараканов, моли, муравьев и прочих насекомых-вредителей. Разнообразные таблетки, карандаши, порошки и аэрозоли можно приобрести в хозяйственных и специализированных магазинах.

Насекомые – паразиты человека и домашних животных

В эту категорию входят кровососущие насекомые – блохи, вши и клопы. Их пребывание в доме обусловлено нахождением рядом с источниками пищи: человеком и домашними питомцами, прежде всего собаками и кошками. Как ясно из названия, кровососущие паразиты питаются кровью и во время укуса передают жертве патогенные вирусы и бактерии.

Постельные клопы

Эти насекомые-паразиты человека обитают в труднодоступных местах: под обивкой кресел и диванов, в шкафах, щелях и нишах. Они активизируются в темное время суток, нанося спящему человеку многочисленные укусы. Ученые считают клопов потенциальными переносчиками таких заболеваний как:

  • туберкулез;
  • туляремия;
  • бруцеллез;
  • гепатит В.

Другие неприятные последствия клопиных атак заключаются в нарушении сна и зудящих ранках на коже, которые нередко становятся причиной инфекционных и аллергических дерматитов.

Блохи

Представители этой группы – пожалуй, самые известные насекомые-паразиты животных. Источниками появления блох в домах и квартирах являются живущие рядом с человеком кошки, собаки, грызуны и пернатые. Средой обитания блох служат укромные и безопасные места: щели. ниши, мягкая мебель, пространство под обоями. Помимо болезненных укусов блохи опасны для человека и животных как переносчики целого «букета» инфекций: от гепатита и энцефалита до чумы и бруцеллеза.

Вши

Головные вши живут среди волосяного покрова на теле человека, поэтому в прямом смысле их нельзя назвать домашними насекомыми-паразитами. Это определение больше относится к платяным вшам, которые населяют складки и швы белья и одежды. И те, и другие вши питаются человеческой кровью, а их укусы вызывают болезненный зуд и раздражение на коже. Головные вши менее опасны, тогда как платяные являются переносчиками тяжелого заболевания – сыпного тифа.

Для борьбы с кровососущими насекомыми-паразитами используется обширный арсенал средств: медикаменты, инсектицидные препараты и методы термической обработки.

Безобидные домашние насекомые

Некоторые насекомые живут под одной крышей с человеком и при этом практически не наносят ему вреда. К таким «соседям» относятся чешуйницы – белые прозрачные домашние насекомые-паразиты, которые чаще всего встречаются в санузлах и ванных комнатах. Для людей и домашних животных чешуйница не опасна. Единственное, чем она может навредить: испортить сахаросодержащие продукты и съесть обойный клей.

К безобидным домашним насекомым принадлежат и многоножки. Они селятся во влажных теплых уголках дома и активизируются в весенне-летний период. Несмотря на свой отталкивающий вид многоножки неопасны для человека. Напротив, они приносят пользу, поскольку охотятся на обитающих в доме мелких насекомых.

Чешуйниц и многоножек почти никогда не уничтожают специально – обычно от них избавляются в процессе инсектицидной обработки, направленной против насекомых-паразитов.

Рубрика “Паразиты и кровососущие”

Далеко не всякое насекомое воспринимается людьми спокойно. Иногда небольшой жук или бабочка могут вызвать лишь отрицательные эмоции. И речь идёт не только о детях! Пугаются усатых и жужжащих «первых встречных» даже самые спокойные взрослые.

Настороженное отношение к миру насекомых заложено в нас на генетическом уровне. Природа предусмотрительно оберегает от скрытой угрозы – случайных укусов, а иногда и от прямого паразитирования. Ведь безобидная с виду мошка может оказаться злостным приживальщиком на человеческом теле, питающимся кожей и кровью.

В ни меньшей степени страдают от паразитов и домашние питомцы.

Самое неприятное заключается в возможности обмена паразитами (их миграции) между человеком и домашним животным.

Этот факт вызывает естественное отвращение и таит настоящую опасность – некоторые кровососущие насекомые переносят трансмиссивные заболевания.

Насекомые, паразитирующие на человеке

Клопы

Клопы обитают чаще всего в человеческом жилье, но встретить их можно и в птичьих гнёздах, а также на птичьих дворах. В доме насекомые забираются в щели между досками пола или за плинтусами. Насекомое отличается сплющенным телом и цепким челюстным аппаратом.

Размеры клопа небольшие. Взрослая особь достигает в длину 0,5 сантиметра. Самки после питания кровью приступают к откладыванию яиц. За сезон может появиться несколько сотен новых паразитов. Питаются кровью не только взрослые особи, но и личинки с нимфами.

Блохи также являются обитателями полов и щелей. Существуют человеческие и крысиные блохи. Любят они сухой мусор или норы грызунов, где достаточно питания. Отличаются быстрым размножением. Проникнувшая в дом самка в скором времени обзаведётся потомством, таким же охочим до крови человека и животных.

Отличаются эти кровососущие насекомые сплющенным с боков туловищем и колющим челюстным аппаратом. Насекомые способны выживать в неблагоприятных условиях (при недостатке питания или низких температурах) до двух лет. В сельской местности блохи легко мигрируют из сараев в дома хозяев. Укусы насекомых отличаются болезненностью и способностью вызывать острую аллергическую реакцию.

Для человека насекомые опасны, прежде всего, как переносчики возбудителя брюшного тифа.

Вши – настоящие эктопаразиты. Встречается три основных вида этих насекомых, досаждающих человеку: лобковая, головная и платяная вошь. Тело вредителя несколько сплющено в брюшном отделе, а ноги снабжены крючьями, помогающими удерживаться на теле хозяина.

Лобковые виды передаются в основном половым путём. Живут не только в волосистом покрове области лобка, но и в бороде, подмышечных впадинах.

Головные вши встречаются исключительно в густом волосяном покрове головы. Их присутствие можно обнаружить по тускло-серым каплевидным яйцам-гнидам.

Платяные виды держатся бельевых складок. Их часто можно встретить в постельном белье. Паразиты погибают при температуре +55 градусов и совсем не боятся воды или холода.

Повышение температуры тела у человека провоцирует насекомых на миграцию. Они способны переносить возбудителей сыпного и возвратного типа, а также волынской лихорадки.

Насекомые, паразитирующие на животных

Пухоеды являются настоящим бичом птицеводческих и животноводческих хозяйств. Паразиты выстригают подшёрсток или пух, вызывая оголение обширных участков кожи. Питаются верхним слоем эпидермиса, вызывая сильнейший зуд и потерю веса у домашней птицы и животных.

Три вида паразитов: вши, клопы и блохи питаются кровью животных и птиц. Большинство клопов и блох посещает хозяев только на время питания, живя на земляном полу или в щелях. Эти виды легко проникают в человеческое жилище, перенося возбудителей заболеваний от животных к человеку. Блохи, например, являются переносчиками чумы.

Крупному рогатому скоту и овцам наносят вред оводы. Самки откладывают личинок под кожу животных (чаще в области ног). Во время развития личинка движется под кожными покровами, достигая спины. Здесь образуется нарыв и свищ. Взрослая личинка выбирается через повреждённую кожу наружу и падает на землю, где продолжает развитие.

Если личинку животному удалось выгрызть из кожи зубами (так делают лошади), она заканчивает развитие в желудке и после этого выходит наружу вместе с испражнениями.

У бразильских муравьев-плотников и без того нелегкую жизнь дополняет весьма странное обстоятельство — они могут превратиться в самых настоящих зомби. Это происходит благодаря заражению паразитическим грибком, споры которого прорастают в тело насекомого и влияют на его симпатическую нервную систему. Зараженный паразитом, муравей оставляет уют своего родного гнезда и отправляется блуждать в чащу леса, условия которого больше подходят грибу для полноценного созревания. Обычно муравей цепляется лапками за нижнюю сторону листа, после чего замирает, тем самым окончательно принося себя в жертву. Гриб 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 дней, на протяжении которых большую часть времени насекомое остается в живых. Кошмар наяву, не правда ли?

Зомби в реальном мире: что скрывает гриб-паразит

Науке уже давно известен этот феномен, однако до сих пор ученые долго не могли понять, как именно паразитический гриб O. unilateralis играет свою роль кукловода. Его часто называли «мозговым паразитом», однако новое исследование, опубликованное на этой неделе в , опровергает данную теорию. Оказалось, что как раз мозг насекомого остается неповрежденным, а контроль за своим хозяином паразит осуществляет путем внедрения в мышечные волокна по всему телу! По сути, 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) начал обширное исследование, в котором приняла участие международная команда энтомологов, генетиков, программистов и нейробиологов. Цель 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 вцепляется в лист своими мощными мандибулами.

Стадии заражения муравья паразитическим грибом

Ведущий автор исследования, Маридель Фредериксен, кандидат в докторанты в Университете Базельского зоологического института, Швейцария, заявила, что грибок 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 хозяина 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.

Наука

Исследования и открытия

Для проведения исследования ученые заразили муравья-плотника O. unilateralis. При этом некоторые особи получили дозу менее опасного, не зомбирующего грибкового патогена, известного как Beauveria bassiana — они служили в качестве контрольной группы. Сравнивая динамику заболевания, вызванного этими двумя грибами, исследователи смогли выделить специфические физиологические проявления деятельности O. unilateralis 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 нм, а наблюдение велось с помощью приборов, способных мониторить и обрабатывать изображение с частотой 2000 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.

Компьютерная имитация того, как нити грибных клеток врастают в мышечную ткань хозяина

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 также контролирует мышцы муравья, манипулируя конечностями и мандибулами хозяина».

Может ли паразит влиять на мозг?

До сих пор неизвестно, как именно гриб заставляет муравья двигаться по направлению конкретного листа. Ученые полагают, что факт целостности мозга — это на самом деле ключ к решению головоломки: гриб использует потенциал муравьиного мозга достаточно долго, чтобы тот был жив и смог самостоятельно найти подходящую «площадку» для размножения паразита. Другая теория заключается в том, что гриб косвенно влияет на мозг, в частности на его сенсорные функции, чтобы «управлять» муравьями и заставлять их уходить в лес.

Гаймодо Чарисса де Беккер, энтомолог из Университета Центральной Флориды, не принимавшая участия в новом исследовании, уверена, что проделанная работа подтверждает тот факт, что гриб может контролировать хозяина с помощью специальных секреционных соединений, которые играют роль нейромедиаторов. На это указывают в первую очередь данные, полученные при изучении грибкового генома.

Почему для нас это так важно? Понимание механизма зомбирования открывает целый ряд перспектив. В первую очередь, это синтез новых биологически активных соединений, которые могут быть использованы в качестве мощных лекарственных средств. Кроме того, ученые на то, что у гриба Ophiocordyceps kimflemingiae (родственного гриба-паразита) проявляются признаки активности в рамках «биологических часов»: одни гены гриба активны в дневное время, другие — в ночное. Судя по всему, ночью гриб активирует секрецию белков, которые могут взаимодействовать с мозгом хозяина, таким образом обеспечивая собственное доминирование над его нервной активностью. Кто знает, может быть в будущем подобный коктейль из имплантов и нейромедиаторов даст нам возможность управлять мозгом человека и, таким образом, раскрыть все его секреты?

Гриб-манипулятор строит внутри муравья-зомби трехмерную сеть

Рис. 1. Графическая реконструкция мышечного волокна муравья, оплетенного трехмерной сетью паразитического гриба Ophiocordyceps unilateralis. Желтым цветом обозначены гифальные тельца и соединяющие их гифы. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Американские биологи выяснили, что паразитический гриб кордицепс однобокий, превращающий муравьев-древоточцев в послушных зомби, образует внутри их тела трехмерную сеть. Эта сеть оплетает все внутренние органы муравья, включая отдельные мышечные волокна, однако не заходит в мозг. Получается, для сложного манипулирования поведением хозяина паразиту совершенно не обязательно проникать в его центральную нервную систему.

Энтомопатогенный гриб-аскомицет кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis), который развивается в муравьях-древоточцах (Camponotus), служит ярким примером примитивного паразита, подчиняющего своим нуждам высокоорганизованное существо. Спустя 2–3 недели после попадания в организм муравья гриб заставляет его покинуть гнездо, вцепиться челюстями в жилку на нижней стороне какого-нибудь листка и затем умереть в такой позе (рис. 2). При этом муравей-зомби по наущению гриба выбирает строго определенное место для своей смерти: на северной стороне растения на высоте 20–30 см над землей. Именно там влажность и температура оптимальны для развития спор в плодовом теле, которое вырастает из головы умершего насекомого (см. S. Andersen et al., 2009. The life of a dead ant: the expression of an adaptive extended phenotype).

Рис. 2. Мертвый муравей-древоточец, из головы которого выросло плодовое тело O. unilateralis. Фото с сайта nsf.gov

До сих пор остается загадкой, как грибу удается взять муравья под свой контроль. Чтобы пролить свет на эту проблему, группа американских ученых из Университета штата Пенсильвания (Юниверсити-Парк) и Университета Нотр-Дам (Саут-Бенд, Индиана) решила в деталях выяснить, что же происходит внутри зараженного насекомого. Исследователи сделали несколько тысяч срезов тканей, извлеченных из разных отделов тела муравья и замороженных в жидком азоте. Шаг между срезами составлял всего 50–100 нм, каждый срез был сфотографирован под сканирующим электронным микроскопом. Используя технологию машинного обучения (она применяется, например, в системах автоматического распознавания лиц), ученые создали алгоритм, который самостоятельно отличал грибные клетки от клеток муравья и подсчитывал их. «Склеивая» срезы с помощью компьютерной программы, ученые реконструировали трехмерную картину происходящего.

Аналогичным образом были изучены и муравьи-древоточцы, зараженные грибом боверия бассиана (Beauveria bassiana). Этот гриб относится к тому же порядку гипокрейных, что и гриб-манипулятор O. unilateralis, но, в отличие от него, не видоизменяет поведение хозяина специальным образом. На примере боверии ученые попытались понять, как ведет себя в муравье обычный энтомопатогенный гриб, чтобы при работе с O. unilateralis не спутать общие синдромы грибного заражения с эффектами, связанными с манипуляторным воздействием.

Выяснилось, что клетки и того и другого гриба присутствуют в мышцах головы и конечностей муравья (рис. 3), а также в груди и брюшке. Единственное отличие состоит в их концентрации — клетки гриба-манипулятора O. unilateralis в среднем занимают 10% объема всей мышечной ткани, тогда как для B. bassiana этот показатель составляет всего 2%. Но в обоих случаях гриб вызывает мышечную атрофию — у зараженного муравья формируются зазоры между мышечными волокнами. В ряде случаев грибные гифы прорастают сквозь мембрану прямо внутрь мышечного волокна.

Рис. 3. Приводящая мышца челюстей (A) и мускулатура конечностей (D) здорового муравья-древоточца. Аналогичные мышцы муравья, пораженного грибом B. bassiana (B, E) и грибом O. unilateralis (C, F). Бросаются в глаза промежутки между мышечными волокнами инфицированных муравьев, а также более высокая концентрация клеток O. unilateralis по сравнению с B. bassiana. Длина масштабного отрезка — 50 мкм. Фото из обсуждаемой статьи в PNAS

Ранее ученые предполагали, что гриб O. unilateralis специально провоцирует атрофию челюстных мышц муравья, чтобы тот не мог разжать свою смертельную хватку и умер от истощения (см. D. P. Hughes et al., 2011. Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection). Но теперь ясно, что такая атрофия является лишь побочным эффектом жизнедеятельности паразита. Мышцы насекомого представляют особую ценность для любого паразитического гриба как источник энергии — вспомним, как много в них располагается митохондрий. Поэтому неудивительно, что клетки O. unilateralis в большом количестве сосредоточены именно в челюстных мышцах муравья, которые являются самыми массивными в его организме (рис. 4).

Рис. 4. Мышцы муравья-древоточца, зараженные грибом O. unilateralis. A — гифальные тельца (HB) и связывающие их гифы (треугольники) между мышечными волокнами (М) в челюсти муравья. Длина масштабного отрезка — 50 мкм. B — цитоплазматические мостики (стрелки), соединяющие соседние гифальные тельца. Длина масштабного отрезка — 10 мкм. С — гифы (стрелки), вросшие внутрь мышечных клеток. Длина масштабного отрезка — 1 мкм. D — диаметры кружков показывают относительную долю гифальных телец, связанных друг с другом одним или несколькими гифами. Красным цветом показаны гифальные тельца, расположенные в мышцах головы муравья, синим — в мышцах конечности. Цифры по оси ординат означают номера изученных муравьев, звездочками отмечены зараженные муравьи, собранные мертвыми. E — диаметр черных кружков обозначает относительное число мышечных волокон муравья, в которые вросли один или несколько грибных гиф. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Несмотря на общее сходство в расположении грибных клеток, гриб-манипулятор O. unilateralis, в отличие от B. bassiana, выстраивает из них трехмерную сеть. Примерно 59% всех гифальных телец этого гриба соединены нитями-гифами по крайне мере с одним из своих соседей. В результате гифальные тельца (внешне они похожи на дрожжевые клетки и размножаются почкованием) могут координировать свою активность, обмениваться питательными веществами и синхронно выделять в окружающие ткани особые соединения. Не в этом ли согласованном поведении грибных клеток и кроется секрет его манипулятивного воздействия?

Получается, гриб устроен не так уж и просто: он выстраивает в дополнение к нервной системе хозяина параллельную клеточную сеть, которая на химическом уровне контролирует каждый уголок его организма. Пока нельзя сказать, за счет каких именно веществ это происходит. Известно, что среди соединений, секретируемых грибом O. unilateralis, имеются спирт сфингозин и гуанидиномасляная кислота, которая вызывает у млекопитающих припадки и конвульсии (см. C. de Bekker et al., 2014. Species-specific ant brain manipulation by a specialized fungal parasite). Впрочем, муравьи, которым искусственно вводились данные вещества, не демонстрировали отклонений в поведении — так что наверняка зомбирующий грибной «коктейль» не исчерпывается этими двумя ингредиентами.

Интересно, что гриб-манипулятор работает настолько изощренно, что ему не приходится внедряться в центральную нервную систему своей жертвы. Во всяком случае, несмотря на то, что головная капсула муравья буквально набита гифальными тельцами, ученые обнаружили, что в сам мозг гриб не проникает. Другие паразиты действуют более «топорно». Например, один из видов печеночных сосальщиков — Dicrocoelium hospes — внедряется в антеннальные доли головного мозга муравьев, а другой вид — ланцетовидная двуустка (Dicrocoelium dendriticum) — проникает в подглоточный ганглий их брюшной нервной цепочки, где находятся нейроны, управляющие движениями челюстей. Благодаря этому черви заставляют муравьев забираться вверх по травинкам и вцепляться в них, дожидаясь пасущегося рогатого скота — окончательного хозяина паразита (см. T. Romig et al., 1980. Cerebral larvae in the second intermediate host of Dicrocoelium dendriticum (Rudolphi, 1819) and Dicrocoelium hospes looss, 1907 (Trematodes, Dicrocoeliidae).

Фактически, гриб O. unilateralis изменяет поведение муравьев схожим образом, но находясь на периферии их тела. В этом отношении кордицепс однобокий отличается и от самого знаменитого паразита-манипулятора — токсоплазмы. Под действием этих простейших грызуны перестают бояться кошек и, более того, начинают испытывать сексуальное возбуждение от запаха их мочи (см. P. K. House et al., 2011. Predator сat odors activate sexual arousal pathways in brains of Toxoplasma gondii infected rats). В итоге резко увеличивается вероятность встречи таких грызунов с кошкой — окончательным хозяином токсоплазмы. Но, опять же, токсоплазма воздействует на поведение грызуна, внедряясь в гиппокамп и миндалевидные тела в его мозгу (см. J. Gatkowska et al., 2012. Behavioral changes in mice caused by Toxoplasma gondii invasion of brain). А грибу O. unilateralis удается контролировать работу нервной системы хозяина дистанционно.

См. также:
1) Картинка дня Муравей-зомби.
2) Как паразиты превращают своих хозяев в зомби, «Элементы», 04.03.2013.
3) Паразитический гриб избирательно зомбирует муравьев, «Элементы», 13.10.2014.
4) Токсоплазма — паразит, манипулирующий человеческой культурой, «Элементы», 05.09.2006.

Александр Храмов

Интересные факты, захватывающие истории, новости и любопытные статьи » Интересные Животные

Аскомикотовый гриб рода Кордицепс превращает муравьев-древоточцев в зомби. В это сложно поверить, а главное не понятно, что это. Сейчас поясню. На Земле есть гриб-паразит Сordyceps unilateralis. Он попадает внутрь организма муравья. Гриб контролирует жертву для поиска места размножение. Весь этот процесс сопровождается выделением в тело муравья определенных веществ алкалоидной группы, которые и заставляют муравья забыть о своих нуждах и полностью подчиниться паразиту.

Пораженные этим грибом муравьи уходят из своего муравейника и начинают скитаться в одиночестве, подыскивая самое благоприятное место для жизни своего хозяина. Именно в этом и состоит главная цель кордицепса однобокого – с помощью муравья добраться до лучшего места, где он смог бы продолжить расти. Поскольку этот паразит не может расти ни высоко в кронах деревьев, ни на земле или близко к ней, муравью нужно отыскать место, где грибу идеально подойдет температура и влажность для размножения.

Когда подходящее для паразита место найдено, муравей погибает, и из его головы вырастает гриб, образуя коробочку со спорами. Споры, осыпаясь, попадают на других муравьев, которых вскоре постигнет известная участь.

Установлено, что этот гриб паразитирует уже 48 млн лет, о чем свидетельствуют окаменелости, найденные в месте бывшего немецкого кратера Grube Messel. Кроме того, паразиты, подобные кордицепсу, превращают в зомби не только муравьев, но и других существ. Например, паразит Toxoplasma gondii, который вызывает у людей токсоплазмоз, управляет своими промежуточными жертвами – мышами. Обычно он вмешивается в работу определенных частей мозга мыши, лишая её страха быть съеденной кошкой.

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

У бразильских муравьев-плотников и без того нелегкую жизнь дополняет весьма странное обстоятельство — они могут превратиться в самых настоящих зомби. Это происходит благодаря заражению паразитическим грибком, споры которого прорастают в тело насекомого и влияют на его симпатическую нервную систему. Зараженный паразитом, муравей оставляет уют своего родного гнезда и отправляется блуждать в чащу леса, условия которого больше подходят грибу для полноценного созревания. Обычно муравей цепляется лапками за нижнюю сторону листа, после чего замирает, тем самым окончательно принося себя в жертву. Гриб 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 дней, на протяжении которых большую часть времени насекомое остается в живых. Кошмар наяву, не правда ли?

Науке уже давно известен этот феномен, однако до сих пор ученые долго не могли понять, как именно паразитический гриб O. unilateralis играет свою роль кукловода. Его часто называли «мозговым паразитом», однако новое исследование, опубликованное на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, опровергает данную теорию. Оказалось, что как раз мозг насекомого остается неповрежденным, а контроль за своим хозяином паразит осуществляет путем внедрения в мышечные волокна по всему телу! По сути, 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) начал обширное исследование, в котором приняла участие международная команда энтомологов, генетиков, программистов и нейробиологов. Цель 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 вцепляется в лист своими мощными мандибулами.

Ведущий автор исследования, Маридель Фредериксен, кандидат в докторанты в Университете Базельского зоологического института, Швейцария, заявила, что грибок 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 хозяина 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 муравья-плотника O. unilateralis. При этом некоторые особи получили дозу менее опасного, не зомбирующего грибкового патогена, известного как Beauveria bassiana — они служили в качестве контрольной группы. Сравнивая динамику заболевания, вызванного этими двумя грибами, исследователи смогли выделить специфические физиологические проявления деятельности O. unilateralis 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 нм, а наблюдение велось с помощью приборов, способных мониторить и обрабатывать изображение с частотой 2000 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.

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 также контролирует мышцы муравья, манипулируя конечностями и мандибулами хозяина».

Может ли паразит влиять на мозг?

До сих пор неизвестно, как именно гриб заставляет муравья двигаться по направлению конкретного листа. Ученые полагают, что факт целостности мозга — это на самом деле ключ к решению головоломки: гриб использует потенциал муравьиного мозга достаточно долго, чтобы тот был жив и смог самостоятельно найти подходящую «площадку» для размножения паразита. Другая теория заключается в том, что гриб косвенно влияет на мозг, в частности на его сенсорные функции, чтобы «управлять» муравьями и заставлять их уходить в лес.

Гаймодо Чарисса де Беккер, энтомолог из Университета Центральной Флориды, не принимавшая участия в новом исследовании, уверена, что проделанная работа подтверждает тот факт, что гриб может контролировать хозяина с помощью специальных секреционных соединений, которые играют роль нейромедиаторов. На это указывают в первую очередь данные, полученные при изучении грибкового генома.

Почему для нас это так важно? Понимание механизма зомбирования открывает целый ряд перспектив. В первую очередь, это синтез новых биологически активных соединений, которые могут быть использованы в качестве мощных лекарственных средств. Кроме того, ученые обратили внимание на то, что у гриба Ophiocordyceps kimflemingiae (родственного гриба-паразита) проявляются признаки активности в рамках «биологических часов»: одни гены гриба активны в дневное время, другие — в ночное. Судя по всему, ночью гриб активирует секрецию белков, которые могут взаимодействовать с мозгом хозяина, таким образом обеспечивая собственное доминирование над его нервной активностью. Кто знает, может быть в будущем подобный коктейль из имплантов и нейромедиаторов даст нам возможность управлять мозгом человека и, таким образом, раскрыть все его секреты?

Паразитические грибы офиокордицепсы сумели приспособиться к умеренному климату, поменяв стратегию управления хозяйскими организмами — муравьями-древоточцами. Американские энтомологи показали, что грибы научились действовать по-разному в разном климате. Если они обитают в тропическом лесу, они заставляют муравья прикрепиться к листу. Если же место действия — умеренные широты, то муравей вцепляется в веточку, а не в лист, который осенью упадет.

Патогенные грибы Ophiocordyceps unilateralis (название объединяет несколько видов) паразитируют на муравьях-древоточцах (триба Camponotini). Споры гриба заражают муравья, проникая сквозь его экзоскелет. По-видимому, на ранних стадиях развития офиокордицепсы выделяют химические вещества, позволяющие зомбировать насекомое и менять его поведение. Инфицированные муравьи забираются на невысокое растение, вцепляются в крупный сосуд листа (по которому движется вода и питательные вещества) и погибают. Гриб прорастает сквозь тело насекомого, используя его не только как источник питательных веществ, но и как опору, выращивает и рассеивает споры.

Офиокордицепсы обитают как в вечнозеленых тропических лесах, так и в лиственных лесах, растущих в умеренном климате. Ранее исследователи заметили, что в тропиках зараженные грибами муравьи, в основном, прикрепляются к сосудам листьев, а в умеренных широтах они вцеплялись в побеги или небольшие ветки.

Американские энтомологи под руководством Дэвида Хьюза (David Hughes) из Университета штата Пенсильвания предположили, что O.unilateralis приспособились к умеренному климату, меняя субстрат (листья или ветки), который кусали насекомые-хозяева. В вечнозеленых лесах для развития гриба годятся листья, но, вероятно, в умеренных широтах паразиты не успевали вырасти сами и вырастить споры до того, как листья опадали, поэтому им пришлось искать замену.

Чтобы доказать свою гипотезу, ученые проверили сначала на образцах грибка, собранного с муравьев, как меняются субстраты при смене тропических лесов на лиственные леса в умеренном климате. Они изучили образцы из собственной лабораторной коллекции, а также из коллекций музеев и гербариев из стран Северной и Южной Америки, Африки, Азии и Океании. Оказалось, что субстраты действительно меняются со сменой климата — в тропиках муравьи цеплялись только к листьям, а в лесах в умеренном климате — к веткам.

В следующей серии экспериментов исследователи в течение 20 месяцев следили за циклом развития O.unilateralis после того, как они заражали муравьев. Наблюдения проводились в Южной Каролине. Выяснилось, что паразитические грибы в умеренном климате развивались гораздо медленнее своих собратьев из тропиков. Они зимовали на теле мертвого муравья и прорастали только в следующем году. В то же время, известно, что в тропиках офиокордицепсы развиваются в течение нескольких недель после гибели насекомого.

И, наконец, исследователи провели филогенетический анализ офиокордицепсов, обитающих в разных частях планеты с умеренным климатом. Так они смогли выяснить, был ли у одинаково себя ведущих паразитов общий предок или они адаптировались к изменению климата независимо друг от друга. Результаты филогенетического анализа показали, что общий предок офиокордицепсов, вероятнее всего, в качестве субстрата использовал листья. Но потом, в ходе эволюции паразиты четырежды меняли листья на побеги и ветки. Исследователи предполагают, что грибы появились в тропических лесах Азии примерно 47-56 миллионов лет назад. Они распространились по другим континентам: окаменелости возрастом 47 миллионов лет находили в Германии. Позднее, в периоды изменения климата паразитам приходилось приспосабливаться и менять как свое, так и хозяйское поведение.

Авторы пришли к выводу, что их гипотеза подтвердилась, и что офиокордицепсы действительно приспособились к изменению климата, заставляя муравьев менять листья на ветки.

Ранее ученые обнаружили вид жуков-карапузиков, которые мимикрировали под муравьиное брюшко. Они хватаются за муравья, втягивают ноги и усики и в таком виде путешествуют на кочевых муравьях.

Несмотря на общее сходство в расположении грибных клеток, гриб-манипулятор O. unilateralis, в отличие от B. bassiana, выстраивает из них трехмерную сеть. Примерно 59% всех гифальных телец этого гриба соединены нитями-гифами по крайне мере с одним из своих соседей. В результате гифальные тельца (внешне они похожи на дрожжевые клетки и размножаются почкованием) могут координировать свою активность, обмениваться питательными веществами и синхронно выделять в окружающие ткани особые соединения. Не в этом ли согласованном поведении грибных клеток и кроется секрет его манипулятивного воздействия?

Получается, гриб устроен не так уж и просто: он выстраивает в дополнение к нервной системе хозяина параллельную клеточную сеть, которая на химическом уровне контролирует каждый уголок его организма. Пока нельзя сказать, за счет каких именно веществ это происходит. Известно, что среди соединений, секретируемых грибом O. unilateralis, имеются спирт сфингозин и гуанидиномасляная кислота, которая вызывает у млекопитающих припадки и конвульсии (см. C. de Bekker et al., 2014. Species-specific ant brain manipulation by a specialized fungal parasite). Впрочем, муравьи, которым искусственно вводились данные вещества, не демонстрировали отклонений в поведении — так что наверняка зомбирующий грибной «коктейль» не исчерпывается этими двумя ингредиентами.

Интересно, что гриб-манипулятор работает настолько изощренно, что ему не приходится внедряться в центральную нервную систему своей жертвы. Во всяком случае, несмотря на то, что головная капсула муравья буквально набита гифальными тельцами, ученые обнаружили, что в сам мозг гриб не проникает. Другие паразиты действуют более «топорно». Например, один из видов печеночных сосальщиков — Dicrocoelium hospes — внедряется в антеннальные доли головного мозга муравьев, а другой вид — ланцетовидная двуустка (Dicrocoelium dendriticum) — проникает в подглоточный ганглий их брюшной нервной цепочки, где находятся нейроны, управляющие движениями челюстей. Благодаря этому черви заставляют муравьев забираться вверх по травинкам и вцепляться в них, дожидаясь пасущегося рогатого скота — окончательного хозяина паразита (см. T. Romig et al., 1980. Cerebral larvae in the second intermediate host of Dicrocoelium dendriticum (Rudolphi, 1819) and Dicrocoelium hospes looss, 1907 (Trematodes, Dicrocoeliidae).

Фактически, гриб O. unilateralis изменяет поведение муравьев схожим образом, но находясь на периферии их тела. В этом отношении кордицепс однобокий отличается и от самого знаменитого паразита-манипулятора — токсоплазмы. Под действием этих простейших грызуны перестают бояться кошек и, более того, начинают испытывать сексуальное возбуждение от запаха их мочи (см. P. K. House et al., 2011. Predator сat odors activate sexual arousal pathways in brains of Toxoplasma gondii infected rats). В итоге резко увеличивается вероятность встречи таких грызунов с кошкой — окончательным хозяином токсоплазмы. Но, опять же, токсоплазма воздействует на поведение грызуна, внедряясь в гиппокамп и миндалевидные тела в его мозгу (см. J. Gatkowska et al., 2012. Behavioral changes in mice caused by Toxoplasma gondii invasion of brain). А грибу O. unilateralis удается контролировать работу нервной системы хозяина дистанционно.

Враг муравейника. Наркотики угрожают даже сообществам насекомых.

Оказывается, наркомании подвержены не только люди. На примере жизни муравейника можно убедиться в том, что может произойти с обществом, если не будет уделяться должное внимание борьбе с этой напастью.
В человеческом обществе есть драгдилеры – организаторы распространения наркотиков. Как выяснилось, бывают такие “специалисты” и в муравейнике! А значит, имеются и потребители “зелья”. Чтобы понять, почему у муравьев наблюдается пристрастие к наркотику и как они становятся наркоманами, расскажу немного об их жизни.
Сегодня в мире известно около 6 тысяч видов муравьев (некоторые утверждают, что в два раза больше). В России обитает примерно 125 видов, из них самый известный – рыжий лесной муравей. Он населяет лесную зону умеренного пояса северной Евразии. Обитатели муравейника – это большая семья, представляющая собой высокоорганизованное сообщество, состоящее из рабочих муравьев, матки и самцов. В больших муравейниках живут по нескольку десятков тысяч рабочих муравьев. У них существуют высокий уровень общественных отношений и строгая иерархия, когда все они работают по единой команде.
Однако среди жителей муравейника есть насекомые, которые хитростью или коварством проникают в дома великих тружеников. Одни из них живут среди муравьев временно, другие – как симбионты или паразиты. Это тараканы, личинки бабочек, жуки, клопы, цикады, пауки, осы, кузнечики, мухи, пчелы и другие насекомые. Всего в муравейниках разных типов обитает свыше двух тысяч видов насекомых!
Многие из гостей поселяются в муравейнике, можно сказать, без спроса. Одних насекомых муравьи терпят, так как они похожи на них самих, других не так просто поймать. Некоторые имеют такой твердый и гладкий панцирь, что муравьи не могут их ухватить, да и бегают они достаточно проворно. Есть виды насекомых – обитателей муравейника, которые внешне похожи на муравьев: по величине, окраске, строению тела, поведению и, возможно, по запаху.
Большинство обитателей муравейника питаются различными отходами жизнедеятельности муравьев, гниющим строительным материалом, экскрементами, погибшими особями, то есть являются своеобразными симбионтами. Но многие – просто “нахлебники” и паразиты. Одни научились “выпрашивать” еду, другие пожирают “домашний скот” – тлей (которых муравьи пасут для того, чтобы собирать у них выделяемый нектар) и даже личинок муравьев. У “нахлебников” выработались специальные поведенческие и морфологические приспособления для сожительства с муравьями. У многих из них на теле имеются специальные железы, выделяющие вещества, – муравьи их слизывают и в “знак благодарности” не выгоняют “нахлебников”.
Для муравьев тоже характерно своеобразное попрошайничество, они постоянно клянчат друг у друга пищу. Так они обмениваются едой, гормонами, витаминами, феромонами и другими полезными для них веществами. Тот муравей, к которому обратились с такой просьбой, кормит просящего капелькой жидкой пищи из так называемого зоба. Большинство гостей муравейника настолько хорошо усвоили уроки попрошайничества, что научились обманывать муравьев, и те кормят не только взрослых насекомых, но и их личинок.
В общем, обитающие в муравейнике насекомые либо вступают во взаимовыгодные симбиотические отношения с муравьями, либо являются паразитами, наносят им незначительный урон. Однако имеется еще одна форма паразитизма, которая приводит к гибели всего гнезда. Связана она с выделением не сладкой жидкости (к примеру, как у тлей), а вещества, обладающего наркотическим действием. Таким драгдилером является жук ломехуза (Lomechusa pubicollis).
Поставляя муравьям наркотики, эти жуки в муравейнике живут припеваючи (так же как и наркодельцы в человеческом обществе). Они пользуются “жилплощадью” со всеми бытовыми удобствами, а муравьи бесплатно кормят не только их, но и их личинок. Жуки ломехуза нигде, кроме как в муравейниках, не встречаются. Они проворно бегают среди муравьев, подражая их манерам, просят у них пищу, постукивая усиками по определенным участкам головы (точь-в-точь, как муравьи).
Самка жука-“драгдилера” откладывает 100-200 яиц рядом с муравьиными – они абсолютно ничем не отличаются. Вылупившиеся личинки ломехузы уже умеют просить еду и начинают выделять наркотик, поэтому муравьи хотя и распознают чужаков, но наркотик действует на них одурманивающе. Они начинают заботиться о личинках ломехузы, как о собственном потомстве. Взрослые жуки паразитируют на муравьях до тех пор, пока муравейник в состоянии их кормить, оттягивая на себя все больше его ресурсов.
Вылупившаяся молодь муравьев, отведавших наркотик, менее активна, у них нарушена координация движений, нарушены инстинкты, они перестают приносить строительный материал и собирать еду, нести охранную функцию, заботиться о личинках. Они постоянно бродят без дела, чего ранее не наблюдалось. По аналогии с людьми их можно назвать муравьями-даунами. Они даже морфологически отличаются от обычных муравьев.
Нормальные активные муравьи из старой гвардии пытаются заставить “наркоманов” работать, но это у них не всегда получается. Впрочем, и среди активных муравьев все больше особей подсаживаются на наркотик, выделяемый жуком-“драгдилером”, так что принуждение с их стороны становится все слабее. Все меньше муравьев занимаются заготовкой пищевых продуктов. В муравейнике начинает недоставать фуража, чтобы прокормить всех: царицу, ломехуз, муравьев-наркоманов, здоровых муравьев, число которых стремительно уменьшается.
Муравьи-наркоманы не способны ни к продолжению рода, ни к активной общественно полезной деятельности. Постепенно их и ломехуз в муравейнике становится все больше, а значит, все больше нахлебников и все меньше корма. Процесс деградации муравейника постепенно переходит в необратимую стадию.
Причина таких морфологических, физиологических и поведенческих изменений связана с действием наркотика на личинок и взрослых муравьев. Увлечение наркотиком перерастает в стадию эпидемии наркомании. Муравейник, в котором много жуков – поставщиков наркотика, постепенно становится малочисленным и, в конечном счете, погибает. Как нам это хорошо знакомо! Разве в семьях наркоманов и алкоголиков не так происходит?! Государство, общество, которое не может справиться с наркоманией и алкоголизмом, возможно, ожидает судьба такого муравейника.

Анатолий САДЧИКОВ,
профессор МГУ
им. М.В.Ломоносова,
вице-президент Московского общества испытателей природы

Муравьи-паразиты оказались защитниками

Симбиоз — взаимовыгодное отношение организмов двух или нескольких различных видов. Одной из его разновидностей является паразитизм: сосуществование нескольких организмов, генетически разнородных и между собою не связанных. Паразит использует хозяина как источник питания и/или среду обитания. Муравьи Megalomyrmex ранее рассматривались как паразитарный вид, живущий за счет муравьев Sericomyrmex. Последние из названных выращивают в своих муравейниках на переработанной биомассе растений грибы. Питаются же этими грибами и сами Sericomyrmex, и их «гости» Megalomyrmex. В рамках эксперимента ученые изъяли всех Megalomyrmex из муравейника. Сразу же после этого на Sericomyrmex стали нападать враги – муравьи рода Gnamptogenys с тем, чтобы захватить питательные грибы. При этом хозяева не давали им отпор, и Gnamptogenys могли победить практически любым количеством. Тогда как в случае присутствия в колонии муравьев Megalomyrmex события разворачиваются иначе: в момент вторжения врагов хозяева уходят в глубь муравейника, а на передний план выходят бывшие нахлебники. Они начинают выделять яд, который не столько убивает захватчиков, сколько дезориентирует их в пространстве – так, что враги сами убивают друг друга. Ученые отмечают, что при выборе между постоянными «лишними ртами» или врагами, которые могут нанести больший ущерб, мирные муравьи резонно отдают предпочтение полезным нахлебникам. Этим объясняется повсеместное распространение симбиоза Megalomyrmex и Sericomyrmex: эти два вида муравьев живут практически во всех муравейниках. А в тех случаях, когда Sericomyrmex остаются без защитников, их колонии быстро приходят в упадок из-за прожорливых врагов. Как пояснила Рашель Адамс из Университета Копенгагена, полезные функции Sericomyrmex позволяют сравнить их с наемниками, а это расширяет знания о симбиозе в дикой природе.

Гриб паразит муравья

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *