В обычном доме беспорядочное жужжание мухи часто может вызывать незначительное раздражение. Но за закрытыми дверями этих обычных насекомых может развернуться гораздо более зловещая судьба. Международная группа ученых под руководством исследователей из Копенгагенского университета представила новую информацию о грибе, который превращает 60-80% мух в то, что можно назвать только зомби.

Грибок со зловещей стратегией

Энтомофтора летает гриб, который интриговал ученых на протяжении десятилетий, имеет уникальный образ действий. Он заражает мух, поедает их изнутри и манипулирует их поведением таким образом, чтобы обеспечить свой собственный жизненный цикл. Гриб заставляет муху подниматься на высокую точку, цепляться за поверхность, а затем умирать. С этого возвышения гриб выпускает споры, которые могут заразить других мух, продолжая цикл.

Хенрик Де Файн Лихт, исследователь из Копенгагенского университета, уже много лет изучает этот гриб. Недавно он и его коллеги добились крупного прорыва, составив карту генома гриба, который примерно в 25 раз больше, чем у большинства грибов. Эта генетическая карта дает подробный обзор биологического арсенала, который гриб использует для захвата своих хозяев.

«Геном — это каталог всех генов, обнаруженных в грибе», — говорит Де Файн Лихт. «Такой каталог поможет нам лучше понять, какие гены активны в мозгу мухи в тот момент, когда грибок переводит его в состояние, подобное зомби. И таким образом мы надеемся понять, как он может делать такие дикие вещи».

Механика контроля над разумом

Жизненный цикл гриба столь же ужасен, сколь и увлекателен. После заражения мухи гриб медленно пожирает ее изнутри, оставляя насекомое живым до тех пор, пока почти все его питательные вещества не будут истощены. Затем он захватывает контроль над мозгом мухи, заставляя ее подниматься вверх. К этому моменту почти вся муха заменяется грибковой массой. Муха становится не более чем сосудом, ее естественное поведение заменяется командами гриба.

После того, как муха умирает, гриб начинает выделять споры из трупа, одновременно выделяя химическую приманку, привлекающую здоровых мух. Но на этом странное зрелище не заканчивается. Эти мухи, привлеченные половыми феромонами, пытаются спариваться с инфицированными мертвецами, позволяя грибку заразить нового хозяина.

Ранее исследование 2022 года, проведенное De Fine Licht, показало, что 73% самцов мух спариваются с тушами самок, умерших от грибковой инфекции 25-30 часов назад, тогда как только 15% самцов спариваются с мертвыми самками. всего 3-8 часов. Это гротескная, но весьма эффективная стратегия распространения инфекции.

Кэролайн Эля, биолог из Гарвардского университета и соавтор исследования, отмечает, что гриб действует с удивительным чувством времени. «Поведенческие манипуляции всегда начинаются с наступлением сумерек», — отмечает Эля. «Вероятно, это связано с тем, что ночью влажность выше, что помогает сохранить споры».

Такая точность предполагает сложное взаимодействие с окружающей средой, намекая на светочувствительные белки внутри гриба, которые могут обнаруживать временные сигналы. И вот, недавно секвенированный геном обнаруживает эти белки, открывая новые возможности для понимания того, как работает механизм определения времени поведения гриба.

Картирование генома также выявило гены, кодирующие ферменты, разрушающие твердые хитиновые оболочки насекомых.

«Это отражает то, что гриб обладает уникальной эволюционной адаптацией к росту и жизни в насекомых. Это неудивительно, но теперь это было проверено впервые», — говорит Эля.

Последствия за пределами мухового королевства

Хотя изучение гриба, убивающего мух, может показаться нишевым занятием, последствия могут быть далеко идущими. Исследователи полагают, что понимание того, как Энтомофтора летает контроль поведения мух может дать понимание более широких вопросов неврологии и разработки психотропных препаратов.

«Понимание того, как человеческий мозг работает в зависимости от поведения, часто является сложной задачей, поскольку его трудно точно измерить. Но здесь мы имеем систему с очень определенным поведением, которая, как мы знаем, контролируется грибком в мозгу насекомого. Если мы поймем, как действует гриб, мы сможем начать отображать всю последовательность генов и молекул до поведения», — говорит Де Файн Лихт, который добавил:

«И затем, можно вдохновиться химическими веществами и определенными механизмами, которые гриб использует для манипулирования поведением мухи, например, при разработке новых лекарств от психических заболеваний у людей».

Потенциальные применения не ограничиваются медициной. Специфика гриба может сделать его ценным инструментом биологической борьбы с вредителями. Современные пестициды часто наносят вред широкому спектру насекомых, включая такие полезные виды, как пчелы. Однако инсектицид на основе грибов может предложить более целенаправленный подход, уменьшая побочный ущерб насекомым, не являющимся вредителями.

«Итак, если дальнейшие исследования приведут к разработке инсектицида на основе этого гриба, который имеет большое преимущество, поражая только один вид мух, это будет очень и очень привлекательно», — заключает Хенрик де Файн Лихт.

Исследования все еще находятся на ранних стадиях, но генетическая карта обеспечивает прочную основу для дальнейших исследований. По мере того, как ученые углубляются в гены Энтомофтора летает они надеются раскрыть еще больше секретов этого контролирующего разум организма.

На данный момент это игра ожидания. Но с каждым открытием мы приближаемся к использованию — или, по крайней мере, пониманию — мощной и жуткой тактики собственного кукловода природы.

Результаты появились в журнале электронная жизнь .