Биологи нашли ген смерти на высоте. Всего одна вирусная последовательность заставляет гусеницу непарного шелкопряда сохранить молодость, забраться на вершину дерева и издохнуть под палящим солнцем.
Осознанная смерть
Более века ученые наблюдают за гусеницами, которые из последних сил вскарабкиваются на вершину дерева, где и умирают под лучами солнца. Биологам известно, что «верхушечную болезнь» вызывают бакуловирусы (baculovirus), которые и заставляют инфицированную особь делать то, чего никогда не сделает здоровая.
Манипулирование поведением гусеницы – не единственный пример того, как инфекция заставляет хозяина поработать на себя. Например, паразиты побуждают мышей и крыс к суициду - толкают их в лапы кошке. Биологи показали, что зараженные токсоплазмозом самцы грызунов не просто утрачивают инстинкт самосохранения, но и испытывают к кошкам сексуальное возбуждение. «Toxoplasma gondii изменяет работу участка мозга, ответственного за врожденные оборонительные инстинкты. Паразиты увеличивают активность нейронов, вовлеченных в сексуальное возбуждение, – завершают авторы исследования статью, опубликованную в PLоS ONE. – Таким способом T. gondii находит себе хозяина, в котором проходит половая часть жизненного цикла инфекции».
Другой пример. Кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis) подбирает могилку муравьям Camponotus leonardi. «Гриб поражает нервную систему муравья, превращая трудолюбивого солдата в асоциального зомби: зараженное насекомое покидает колонию, спускается с дерева на землю и закрепляется на каком-нибудь листе, впиваясь жвалами (мандибулами) в жилку растения. Ухватившись жвалами за листок, муравей-зомби погибает. Через некоторое время из головы насекомого вырастает плодовое тело того самого гриба, споры которого превратили его в зомби», - описывает предсмертное поведение муравья Дэвид Хьюджес (David P. Hughes) из Университета Пенсильвании (Penn State University).
В статье, опубликованной в BMC Ecology, Дэвид Хьюджес раскрывает механизм зомбирования муравьев.
В новом исследовании, результаты которого появились в Science, Дэвид Хьюджес и его коллеги снова описывают «рычаги», которыми инфекция управляет своим хозяином. Правда, теперь ученые докопались до генетической подоплеки осознанной смерти.
Вирус вечной молодости
«Бакуловирусы (Lymantria dispar nucleopolyhedrovirus - LdMNPV) управляют поведением своего хозяина. Но мы пока не знаем механизмов манипуляции, - пишут исследователи из Университета Пенсильвании. – Здоровые личинки непарного шелкопряда (Lymantria dispar) ведут активную жизнь в ночное время, инфицированные – в дневное».
Ученые объясняют, что нормальные гусеницы днем прячутся от солнца и хищников – птиц. Больные же сами идут навстречу смерти – они выбираются на свет и из последних сил лезут к вершине деревьев.Интересно и то, что инфицированные гусеницы остаются вечно молодыми – они не линяют, а значит, не переходят на следующую стадию своего развития. Законсервировав молодость шелкопряда, бакуловирусы создают условия для своего успешного распространения: гусеницы сохраняют «мясистость» и питательную ценность.
«В период линьки, который длится двадцать четыре часа, гусеница прекращает питаться, – объясняет Келли Хувер (Kelli Hoover). – Понятно, что вирус заинтересован в том, чтобы гусеница не голодала». А значит, она не должна линять.
Получается, вирус делает все возможное, чтобы гусеница продолжала питаться до последнего вздоха. Кстати, умерев на верхушке дерева, сочная гусеница просто растекается по листу: дождь смывает инфицированные останки, поливая вирусом здоровых шелкопрядов. То есть, убивая молодых, вирус увеличивает свои шансы на распространение. Все-таки твердые останки взрослой бабочки менее заразны – они не растворяются в каплях дождя.
Ген ищет могилу
Команда Дэвида Хьюджеса предположила, что бакуловирус орудует геном egt, который кодирует фермент, блокирующий гормон, ответственный за линьку гусеницы – 20-гидроксиэкдизон(20-hydroxyecdysone, 20E). В том, что ген сохраняет молодость и пробуждает аппетит, ученые не сомневаются. Теоретически, этот ген еще и заставляет гусеницу вскарабкаться на верхушку дерева, чтобы своими бренными останками заразить вирусом остальных шелкопрядов.
Ученые проверили гипотезу в эксперименте. Для этого они заразили гусениц вирусами, в которых была изменена генетическая программа: одни содержали ген egt, другие – нет. Контрольную группу составили здоровые гусеницы.
Вместо деревьев ученые использовали специально подготовленные контейнеры, покрытые питательными веществами и «корой». Оказалось, что гусеницы, инфицированные вирусом с нормальным геном egt, предпочитают умереть на вершине экспериментального дерева. Если этот ген отсутствовал, то у гусениц проявлялись классические симптомы болезни, но они дохли у подножия контейнера.
«В этом исследовании мы показали, как гены одного организма изменяют фенотип другого», - завершают авторы исследования статью.
Infox.ru следит за публикациями ученых. Вероятно, в скором времени дело дойдет и до человеческих инфекций.
