Вирус превращающий муравьев в зомби

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?

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.

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.

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.

Мастерок.жж.рф

Последние несколько лет тема зомби набирает все большей популярности. Всё чаще устраиваются флешмобы ходячих мертвецов, снимаются фильмы и сериалы, выпускаются видеоигры, комиксы, игрушки и т.д. Но мало кто знает, что зомби действительно существуют, правда, не в таком виде, как мы привыкли их представлять. Их можно встретить в тропических лесах: это муравьи и другие мелкие насекомые. Они становятся зомби после того, как их настигает кордицепс — гриб, управляющий их телом.

Поражённое насекомое, в данном случае муравей, покидает свою колонию и обосновывается на листе дерева. После того как жертва занимает удобное для манипулятора положение, гриб начинает прорастать сквозь его тело и голову.

Давайте узнаем про этот гриб подробнее …

Фото 2.

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 дается команда 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.

Фото 3.

Недавно ученым удалось выяснить, что этот гриб паразитирует уже 48 млн. лет, о чем свидетельствуют окаменелости, найденные в месте бывшего немецкого кратера Grube Messel.

Фото 4.

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.

Фото 5.

Кордицепс однобокий - один из энтомопатогенных грибов. Это такие грибы, которые поражают только насекомых. Некоторые грибы могут поражать членистоногих (пауков, например), но это скорее исключение их правил. Кордицепс однобокий поражает только муравьев, причем только одного вида - Camponotus leonardi. Грибок может заражать и другие близкородственные виды муравьев, но с меньшим репродуктивным и манипуляционным успехом.

Точно не ясно, каким именно способом споры гриба попадают внутрь муравья. Скорее всего заражение происходит через поры в клетках, или через кутикулы. Дрожжи кордицепса после попадания внутрь организма начинают активно в нем размножаться и распространятся по всему телу муравья. Предположительно, споры гриба формируют активные химические соединения, которые и влияют на мозг муравья, изменяя его поведение.

Фото 6.

Муравей покидает свою колонию и спускается на землю (этот вид муравьев обитает на деревьях). Насекомое выбирает невысокую травинку, залазит на нее и очень крепко закрепляется за центральную жилку листа. Муравей с максимальной силой ухватывается за растение мощными челюстями и ни ветер, ни дождь не может столкнуть его. После этого муравей полностью теряет контроль над своим телом и больше не двигается. Он еще не умер, но уже ничего не может сделать.

Постепенно грибок убивает муравья, а сам продолжает расти. Его корни уже проникли в мягкие ткани насекомого, прошли сквозь все тело и надежно закрепились на листе. Теперь все что осталось от муравья — это большая грибница кордицепса однобокого. Сразу же гриб начинает вырабатывать сильный противомикробный препарат, чтобы обезопасить себя от мелких падальщиков. Когда гриб надежно зафиксировался, он прорастает вверх через голову муравья. Процесс роста занимает 4-10 дней.

Фото 7.

Кордицепс однобокий способен уничтожить целую колонию муравьев. Насекомые выработали способность чувствовать зараженных собратьев и изгонять их из своей колонии. Если грибок проникает в гнездо, то зараженного муравья оттаскивают подальше, чтобы вся семья не погибла от эпидемии. Средняя плотность заражения грибком — 20-30 особей на м 2 .

Фото 8.

Кордицепс однобокий содержит различные известные и неиспользованные биологически активные метаболиты, и исследуется как новый источник препаратов с иммуномодулирующими, противоопухолевыми, гипогликемическими и гипохолестеринемическими свойствами.

Фото 9.

Энтомопатогенные грибы - паразитические грибы, поражающие насекомых. Иногда используются в сельском хозяйстве в качестве пестицидов, для контроля численности вредных насекомых.

Фото 10.

Фото 11.

Фото 12.

Фото 13.

Фото 14.

Фото 15.

Фото 16.

Фото 17.

Фото 18.

Фото 19.

Фото 20.

Фото 21.

Фото 22.

Фото 23.

Фото 24.

Давайте вспомним что еще по теме ЗОМБИРОВАНИЯ В ПРИРОДЕ мы уже проходили : вот например Паразит парадоксальный, а вот Повелители гусениц. Вспомните еще Кто зомбирует тараканов ? и как Червь-паразит заставляет насекомых совершать самоубийство

Обычно споры этого гриба-паразита попадают на тело муравья и прорастают внутрь его организма. 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.

Недавно ученым удалось выяснить, что этот гриб паразитирует уже 48 млн. лет, о чем свидетельствуют окаменелости, найденные в месте бывшего немецкого карьера Мессель.

Хммм. И Пикабу тоже вполне себе :)

Бля, друг, я писал это 1666 дней назад. Зачем ты поднимаешь мертвых из могил?)

Новость №861: Психоактивные вещества помогли грибам-паразитам сделать цикад бисексуалами

Зомбо-овощной дудл

Зомбо-овощи в честь пятницы)

Этот гриб выглядит как мертвец, выбирающийся из могилы

ЗОМБИ-ГРИБ

Ведущий автор исследования, Маридель Фредериксен, кандидат в докторанты в Университете Базельского зоологического института, Швейцария, заявил, 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.

Может ли паразит влиять на мозг?

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.

Забудьте о свободной воле - многими из нас управляют паразиты, живущие внутри человеческого мозга. Узнать зараженных непросто, кроме того, зомбирующие микроорганизмы влияют на мужчин и женщин по-разному.

Представьте себе паразита, который поселился в вашем мозгу и начинает оказывать зловещее влияние на ваше поведение. Это влияет на любые ваши эмоции: сексуальное влечение, гнев, страх, он даже влияет на то, как вы одеваетесь. Такие паразиты не только существуют, ими уже заражено до 40% населения планеты.

Возможно, самый известный пример такого "зомби-перепрограммирования" происходит, когда осы откладывают свои яйца в пауков. Вылупившиеся из яиц личинки выделяют химических вещества, которые зомбируют паука и он прекращает вить нормальную паутину, а вместо этого начинает производство коконов для детенышей осы.

Еще есть паразитический гриб, который называется Ophiocordyceps. После заражения его спорами муравьи отклоняются от своего обычного маршрута. Зараженное насекомое ищет ближайшее дерево, расположенное северо-западнее обычного маршрута. В полдень он вцепится своими жвалами в лист мертвой хваткой. В течение ближайших шести часов он умрет, а через несколько дней из головы муравья прорастет трубка, которая испустит споры и заразит других муравьев.

Черви тоже могут подчинять своей воле насекомых. Один из видов, которому для воспроизведения необходимо попасть в желудок овцы, захватывает мозг муравьев, которые, подчиняясь чужой воле, вынуждены подниматься на самый верх травяного стебля каждый вечер. Они остаются там всю ночь, ожидая, что овцы, пригнанные на выпас, придут и съедят травинку вместе с муравьем и паразитом. Если к утру их не съедают, они спускаются вниз, чтобы их не сожгло солнце. Но вечером паразит вновь заставляет муравья подниматься на стебель.

Ученые только начинают понимать, как паразиты подчиняют своей воле своих жертв. Профессор Дэвид Хьюз, энтомолог в университете штата Пенсильвания обнаружил, что одно из химических веществ, производимых Ophiocordyceps, способно уничтожать митохондрии, выполняющие роль "электростанции" в клетках живых существ. После того, как челюсти муравьев смыкаются на листе, у них больше нет сил, чтобы разомкнуть их.

Профессор эпидемиологии Джоан Вебстер объясняет, что многие паразиты влияют на мозг, потому что только так они могут обезопасить себя от ярости иммунной системы. Но, по ее словам, это также дает им прямой доступ к "пульту управления", предоставляя возможность изменять поведение носителя.

Быть носителем может и человек. Например, есть одноклеточные паразиты, живущие на домашних кошках, и, по оценкам, они заражают 350,000 человек в год. Влияние паразита на людей стало темой исследования Ярослава Флегра, профессора эволюционной биологии в Карловом университете в Праге. Он связал нарушения в поведении людей, зараженных паразитами. Среди последствий заражения - опасное вождение и склонность к самоубийству.

В отличие от зомби, муравьев и пауков, человек не является основной целью паразита. Его самовоспроизведение возможно только в кишечнике кошек (новые споры выбрасываются в кошачьих фекалиях). Таким образом, паразитические манипуляции с мозгом человека сосредоточены на том, чтобы вернуться обратно в кошку.

Так крыс, инфицированных паразитом, привлекает запах кошачьей мочи вместо того, чтобы повергать в ужас. Исследования в Стэнфордском университете в Калифорнии выявили нейронные изменения, которые лежат в основе этой трансформации. Паразит влияет на области мозга,которые отвечают за страх и удовольствие. Пути, которые обычно отвечают за реакцию на запах кошачьей мочи, приглушаются в то время, как гормон удовольствия допамин, который как правило, выделяется у самцов в ответ на запах самок, выделяется от запаха кошек.

У человеческого мозга есть много сходств с мозгом крыс и мышей, что свидетельствует о том, что большее число ДТП происходит с участием людей, зараженных паразитом, который вызывает притупление страха. Но в то время, как изучение самок крыс показало, что они находят инфицированных самцов гораздо сексуальнее, воздействие на человека заключается в укреплении определенных сексуальных стереотипов. Зараженные мужчины становятся замкнутыми, подозрительными и, скорее всего, носят старую и помятую одежду, а инфицированные женщины ведут себя диаметрально противоположно: они хорошо одеваются, становятся более доверчивыми и общительными.

Существуют ли какие-либо другие вирусы, которые вызывают подобные изменения? Главным кандидатом на эту роль до сих пор является один из самых распространенных вирусов в мире - грипп. Исследователи из университета Binghamton в штате Нью-Йорк, изучили влияние вируса на поведение 36 академических сотрудников. Результаты был поразительным. До заражения, по словам ученого, они общались в среднем с 54 коллегами в день, после заражения число контактов подскочило до 101. При этом, количество времени, которое они провели с каждым человеком, сократилось - с 33 до 2,5 минут.

Ученые до сих пор пытаются разобраться, как вирусы и паразиты изменяют эмоциональные и поведенческие схемы своих носителей, понимание этих процессов может стать источником ценнейшей информации при разработке психиатрических препаратов.

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.

Может ли паразит влиять на мозг?

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?

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.

Читайте также: