Гриб-убийца манипулирует мухами под влиянием вируса?

Кем бы ты ни был – мышкой, жабкой, муравьишкой, – на всякого найдется свой крошечный паразит-манипулятор. «Микробы – наиболее новаторская часть живой природы, – говорит биолог Майкл Эйсен из Калифорнийского университета в Беркли (США). – Логика подсказывает, что везде, где имеет место взаимодействие между микробами и животными, – а это всюду – какие-нибудь микробы непременно найдут способ управлять поведением хозяина ради собственной выгоды». Если у кого-то нет своего паразита-кукловода – значит, его просто пока не обнаружили.

Муха-цветочница Hylemia молится перед смертью от паразитического гриба Entomophthora muscae. Фото: George Barron.

У плодовых мушек дрозофил – традиционных подопытных животных в лабораторных исследованиях – он тоже должен быть. Эйсен многие годы искал его – безуспешно. Дрожжи, которыми кормили дрозофил в его лаборатории, категорически отказывались ими манипулировать. Кишечные бактерии предпочитали жить тихонько внутри мушек и не бузить. Но то лабораторные дрозофилы, взращенные в контролируемых и стерильных условиях, – а может, их дикие родственницы предоставят ученым возможность взглянуть на дрозофильих манипуляторов?

Летом 2015 года Кэролин Элья, работающая в лаборатории Эйсена, стала оставлять у себя во дворе сладкие фрукты для привлечения диких дрозофил. Слетелось много. И некоторые из них прямо там, на фруктах, померли. Но не от обжорства. Их посмертные позы выглядели очень странно, как при оккультных убийствах: мушка в позе богомольца распростерла крылья, словно в полете валькирии, а ее брюшко было облачено в смертельный корсет из проросшего сквозь тело священного гриба.

Гриб был идентифицирован как энтомофтора мушиная (Entomophthora muscae). Это знаменитая убийца мух, которая была открыта в далеком 1855 году, но изучалась с тех пор почти исключительно на комнатных мухах (Musca domestica) – не очень удобных объектах для исследования. Открытие Эльи предоставляло возможность впервые изучить паразитизм энтомофторы на удобных лабораторных фруктовых дрозофилах (Drosophila melanogaster). Это был паразит-манипулятор, которого Эйсен так долго искал.

Попав на муху, энтомофтора прорастает в ее тело и сначала питается гемолимфой (аналог крови у насекомых), затем поедает жир, а жизненно важные органы оставляет на десерт. Когда муха внутри почти вся съедена, гриб принуждает ее забраться повыше, вытянуть рыльце и коснуться им субстрата, а сам выпускает через ее рот свои липкие гифы и приклеивает мушиное рыло к субстрату – отсюда поза богомольца. Дело обычно происходит на закате, поэтому антураж придает действу особой зрелищности. Далее муха по грибьему велению поднимает крылья, чтобы не мешали вылезанию из брюшка конидиеносцев – трубочек с конидиями (спорами) на верхушке. Конидиеносцы прорастают между сегментами брюшка мухи, где кутикула наиболее тонка, поэтому вылезший гриб похож на корсет из опоясывающих тело лент. Когда споры созревают, они отбрасываются резко и падают вниз, стремясь попасть на живых мух, чтобы сделать из них новых зомби.

Дикие дрозофилы, зараженные грибом Entomophthora muscae: через 40 минут после заката (слева); еще через 2 часа (в центре) – из брюшка уже вылезли конидиеносцы; утром (справа) – споры выброшены, некоторые попали на крылышко.

Когда Эйсен приступал к изучению этого грибного чудовища, он не предполагал, насколько неожиданными и безумными окажутся результаты исследования. Для начала около 10% последовательностей РНК энтомофторы совпали с РНК-последовательностями вируса, открытого три года назад британскими коллегами у диких дрозофил. «Совпадение? Не думаю, – говорит Эйсен. – Мы работаем с грибом, заражающим дрозофил, а там нашелся вирус дрозофил». Вообще многие вирусы встраивают свои гены в геномы хозяев и так там и остаются навеки. У человека 8% генома состоит из таких одомашненных вирусов. Возможно, те грибные гены тоже некогда были вирусами. А британцы, вероятно, не заметили, что их дрозофилы заражены грибом, и приняли его гены за гены вирусов. Прикольно, подумал Эйсен и вскоре забыл об этом.

Но спустя несколько месяцев его команда завершила секвенирование ДНК энтомофторы, и никаких следов тех вирусных генов там не оказалось. Вирус не был «одомашненным» – он был свободноживущим! Максвеллу Койлу, студенту Эйсена, удалось даже изолировать его, разглядеть под микроскопом и подтвердить, что он заражает энтомофтору. Вирус получил имя Entomophthovirus. Он относится к малоизученному семейству ифлавирусов. «Я о них не слышал, а ведь я раньше был вирусологом», – признается Эйсен. Почти все известные ифлавирусы заражают насекомых. Энтомофтовирус – весьма необычный ифлавирус: он заражает гриб, который заражает насекомых.

Как и когда ему удалось переключиться с одного царства на другое – совершенно неясно. Тем не менее гриб и вирус почти всегда обнаруживаются вместе, заражая мух в удивительно устойчивом тандеме, выяснили Эйсен и Коул. И дело, скорее всего, не в том, что гриб не может избавиться от назойливого вируса, – в лабораторных условиях удалось изолировать грибные споры, в которых не было энтомофтовируса. Очень может быть, что гриб осуществляет инфекцию и манипулирует мухами исключительно благодаря вирусу. Предположение не кажется столь уж фантастическим, если вспомнить, что ифлавирусы – те еще кукловоды. Один из них делает пчел более агрессивными, другой превращает божьих коровок в покорных стражников-зомби для потомства наездников.

Божья коровка Coleomegilla maculata охраняет кокон наездника Dinocampus coccinellae, отпугивая своей окраской потенциальных агрессоров. Она и не думает никуда улетать – самка наездника, когда откладывала в жука яйцо, заодно запустила в его организм вирус-зомбификатор. К тому же, прежде чем окуклиться, личинка выела хозяина изнутри – снаружи коровка выглядит нормальной, а по сути – практически мертва. Тут уж не до полетов. Фото: B.G.Mot.

Эйсен предполагает, что свободная от вируса энтомофтора будет малоуспешным паразитом. Сейчас его научная группа выясняет, сможет ли гриб контролировать поведение дрозофилы, если его очистить от вируса, будет ли он выделять зомбирующие вещества или он так делает только в присутствии вируса. Кроме того, ученые пытаются внедрить вирус непосредственно в мушку, чтобы посмотреть, что с ней будет. Все эти эксперименты призваны подтвердить, что именно вирус наделяет гриб манипуляторскими способностями. Не исключено также, что вирус, давая ему эту «суперсилу», взамен отбирает здоровье, превращая его в больной супергриб, заражающий муху для распространения генов обоих паразитов. Как вообще назвать такие сложные симбиотические отношения?


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic
Научная статья: bioRxiv (Elya et al., 2018; Coyle et al., 2018)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Как цикады с грибами-паразитами подружились
Сверхпаразит-гиперманипулятор превращает жертву в затычку и выходит сквозь ее голову
Дрозофилы тьмы


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение