Проекция жизни

зомби муравей

Нашу планету населяет огромное количество живых существ – больших, которых мы можем видеть невооруженным глазом, и маленьких, для изучения которых нам нужны приборы. Изучая это многообразие, мы привыкли проводить четкие границы между видами и биологическими системами. Вот тут у нас полезные бактерии, а тут вредные. Здесь внешняя среда организма, а здесь внутренняя. На этой странице – иммунная система, а на следующих – нервная, эндокринная и пищеварительная.

Такой подход удобен, конечно, но, увы, Природа на лекции не ходит. В реальности мы видим, что некоторые клетки, например, микроглиальные, могут выполнять и нервные и иммунные функции, что «полезность» бактерий зависит от их динамического равновесия с иммунной системой, мы видим, как иммунные клетки предают своего хозяина и помогают опухоли распространяться по телу.

Границы смазаны, или их вообще не существует. А что же тогда есть? Возможно, в каждый момент времени существует некое равновесие жизни, наиболее подходящее условиям среды, то есть, например, состоянию тела и духа человека. В этом равновесии могут быть смазаны не только границы между системами одного организма, но даже и границы между несколькими организмами.

Давайте попробуем представить жизнь во всем ее многообразии, накопленном за три с чем-то миллиарда лет, как шар. Его поверхность будет покрыта существующими сегодня видами живых организмов, а внутри него расположено ядро, от которого к поверхности протянуты ветвящиеся нити.

Мое воображение рисует что-то такое –

эволюция

Ядро – этот момент времени, когда жизнь начала зарождаться, а нити – это пути эволюции: разветвляющиеся, обрывающиеся и достигающие поверхности. Каждая из этих нитей – это проекция жизни, то есть долгая череда эволюций и исчезновений живых существ, а также механизмов их симбиоза, конкуренции и паразитирования.

Когда я представляю это, мне проще понять, почему наш геном содержит огромное количество бактериальных генов, а в нашем теле больше микробной генетической информации, чем человеческой, почему одни клетки в нашем организме обязаны сидеть на базальной мембране или матриксе, а другим можно свободно бродить по тканям, почему одни клетки используют ДНК только для хранения информации, а другие еще и для ловли бактерий.

Если наш организм – это проекция жизни многих одноклеточных организмов, колония которых за долгие годы превратилась в сложную структуру, то в такой системе границы условны. И когда в этой системе появляется новый персонаж, то он тоже может стать частью целого и влиять на дальнейшее развитие всей системы (примером тому – любое инфекционное заболевание).

Что тут такого? Мы привыкли, что микробы вызывают воспаление и всякие болезни. Да, это так, но мы не привыкли думать, что они еще и меняют нас. Помните, я рассказывал про морскую бактерию, которая научила японцев переваривать водоросли?

Есть и не менее интересные примеры. В начале этого года были опубликованы результаты экспериментов на шимпанзе, показавших, что заражение их паразитом Toxoplasma gondii уменьшает у обезьян их генетический страх перед леопардами.

Этот паразит размножается в организме кошачьих. Один из вариантов попасть в него – быть съеденным вместе с шимпанзе. До этого исследования были данные о том, что зараженные токсоплазмой мыши перестают бояться кошек.

Очевидно, что токсоплазма меняет поведение сложного организма в своих эволюционных интересах. Где в этот момент проходит граница между токсоплазмой и мышью, которая становится исполнителем воли своего паразита? Еще вопрос – наследуется ли бестрашие перед котами у инфицированных и несъеденных мышей и шимпанзе?

Но наиболее (на мой взгляд) красочный пример проекции жизни, в которой сливаются судьбы и биология двух разных видов живых существ, это зомби-муравей.

Зомби-муравей

Несколько лет назад все медиа рассказывали про грибок-паразит Ophiocordyceps unilateralis sensu latu (s.l.), который умеет не только заражать, но и контролировать поведение муравьев-древоточцев. Когда колония грибка в муравье, зараженном его спорами, достигает определенных размеров, она запускает у своего хозяина особое стереотипное поведение, которое помогает паразитам выживать и заражать новых муравьев уже после смерти своего носителя.

Выглядит это так –

зомби муравей

Инфицированный спорами муравей начинает покидать свое гнездо в необычное время, и скитается по округе, без определенного направления и целей. Затем, к моменту, когда споры созрели для распространения, муравей забирается вверх по стеблям, кусает ветку или листочек, закрепляясь таким образом, и умирает.

Дальше происходит страшное – из его мертвой головы начинает расти ствол гриба, на котором постепенно формируется плодовое тело со спорами. Эти споры покидают тело и заражают новых муравьев.

Как показало немецкое исследование 2010 года, этому механизму паразитирования как минимум, 48 миллионов лет, в течение которых паразитический грибок контролировал численность насекомых.

Как работает зомбирование?

Ведущая гипотеза заключается в том, что споры гриба секретируют нейромодулирующие медиаторы, воздействующие на центральную и периферическую систему жертвы. Точные механизмы пока неизвестны, но за последние два года было опубликовано несколько работы, в которых исследователи пытались обнаружить, какие гены усиливают свою работу во время, когда муравей забирается на лист и кусает его.

Так, в прошлом году, исследователи из Ludwig-Maximilians-University в Мюнхене и Pennsylvania State University в США обнаружили, что в момент «зомби поведения» у муравья усиливается экспрессия 191 гена, кодирующего различные регуляторные белки.

Я не буду перечислять эти молекулы, но их эффекты в теле муравья такие:

  • Влияние на способность рецепторов реагировать на свой лиганд
  • Прямое агонистическое и антагонистическое действие на рецепторы
  • Изменение уровня серотонина и дофамина
  • Изменение реакции нервной системы на стресс
  • Подавление иммунной системы хозяина
  • Повышение двигательной активности
  • Изменение циркадного ритма
  • Атрофия мышц
  • Изменение управления процессами апоптоза

Это только список изменений, происходящих в теле зараженного муравья. Как вся эта механика работает еще предстоит понять. Пока попытки ученых превратить муравья в зомби, воздействуя на него веществами, синтез которых управляется грибком, провалились.

Если у них это получится, то интересным продолжением было бы создание генетически-модифицированной версии грибка, который бы изменял поведение муравья, но не убивал бы его. Такой микроорганизм стал бы еще одним прототипом живого лекарства, которое лечит благодаря тому, что модифицирует живую систему, становясь ее частью и меняя проекцию ее жизни.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.