Текст уведомления здесь

Взяли в голову

Как паразиты управляют поведением своих хозяев

Паразитов часто обвиняют в пассивности. Дескать, они ничего не делают сами, а только все забирают у своих несчастных хозяев. Но это большое и неверное упрощение. На деле избравшему скользкую дорожку тотальной зависимости от другого приходится постоянно напрягаться, чтобы держать партнера под контролем. Управление жизнедеятельностью организма, как известно, осуществляет нервная система. Поэтому любой паразит стремится в первую очередь захватить власть над ней. Даже если у него самого нет ни малейшего намека на мозг.
Добавить в закладки
Комментарии

Паразитам, как и всем остальным живым организмам, в первую очередь требуется энергия. Она приходит в виде пищи. А ее источником для паразита, даже если он растение, по определению служат другие организмы. Истинный (на языке науки — облигатный) паразит не может отделиться от своего хозяина без потери жизнеспособности, а если уж делает это, то обычно в особо устойчивой форме для расселения, имеющей крайне заторможенный метаболизм и не нуждающейся в пище.

Короче говоря, единственный источник еды для паразита — его хозяин. По этой причине убивать его быстро крайне нежелательно: во-первых, это автоматически делает запас ресурсов конечным, а во-вторых, умерший и гниющий хозяин отравляет самого паразита. Зато имеет смысл делать так, чтобы хозяин наращивал массу, звал знакомых, дабы они тоже (ничего такого не подозревая) инфицировались, и размножался с условием, что потомки паразита заселятся в его детей.

Конечно, никому не понравится добровольно отдавать часть сил какому-то там нахлебнику. Поэтому тот, кто хочет  полностью жить за чужой счет (а у облигатных паразитов и нет другого выбора), должен «ступать осторожно и говорить шепотом». Откусывать от хозяина необходимо по чуть-чуть, да еще делать вид, будто он сам на это согласился. Можно даже давать ему что-нибудь полезное взамен — в таком случае источник пищи прослужит дольше и не надумает жаловаться.

Медлительные и недовольные

Один из наиболее известных, распространенных и относительно безобидных паразитов, тесно связанных с человеком, — одноклеточное Toxoplasma gondii. Вызываемая им инфекция называется токсоплазмоз. T. gondii поражает мышей, съевших их кошек, а заодно и людей, у которых эти кошки живут. Людям с нормально работающей иммунной системой токсоплазма не страшна, однако ВИЧ-инфицированным и беременным с ней лучше не сталкиваться: для них паразит может быть весьма опасен.

Фото: vvvita / Фотодом / Shutterstock

Чаще всего явного отравления внутренних органов токсоплазма не вызывает. Однако этот паразит меняет поведение всех своих хозяев так, что те начинают испытывать тягу к представителям видов, которых токсоплазма способна инфицировать. Пораженные Toxoplasma gondii мыши гораздо меньше боятся кошек, чем их «чистые» собратья, и с трудом уворачиваются от хищников. Если здоровые грызуны сторонятся  запаха кошачьей мочи, то зараженных токсоплазмой, напротив, к нему тянет. Таким образом, для хищников они становятся легкой добычей и тем самым повышают вероятность инфицирования кошек.

На этом цепочка не обрывается: кошки с токсоплазмой неплохо относятся к людям, ну а пораженные  паразитом люди питают к кошкам особую нежность вплоть до того, что начинают гораздо лучше относиться к запаху кошачьей мочи и даже порой «коллекционируют» кошек, тем самым способствуя перекрестному заражению паразитом. Так делал Луис Уэйн, британский художник. Любовь к кошкам четко отражалась в его творчестве: рисовал он почти исключительно собственных питомцев. А под конец жизни у него развилась шизофрения. Учитывая, что наиболее сильное влияние токсоплазма оказывает именно на нервную систему, есть вероятность, что именно она и сгубила психическое здоровье Уэйна.

Шесть изображений кошек, нарисованных Луисом Уэйном. На рисунках видно увеличение степени абстракции, что некоторые психиатры связывают с прогрессированием его шизофренииИзображение: Louis Wain / Wikimedia Commons

К счастью, в большинстве случаев,  воздействие токсоплазмы ограничивается замедлением реакции и стойким ухудшением настроения. Биологический смысл первого прост: медлительное животное проще поймать хищнику. Второе объяснить сложнее. Вероятно, это «побочный эффект» токсоплазмы, проявившийся у людей просто потому, что нам проще всего наблюдать его проявления.

Впрочем, непосредственно от раздражительности никто не умирал, а вот от недостаточно быстрого реагирования — вполне. Где современному человеку чаще всего приходится проявлять внимательность и расторопность? Правильно, на дороге. Вы наверняка читали криминальные сводки с фразами вроде «водитель не справился с управлением». Как правило, это означает, что он недостаточно быстро среагировал на что-то. И есть подозрение, что причиной медлительности ряда участников дорожного движения является токсоплазма.

В 2017 году сотрудники Первого МГМУ им. И.М. Сеченова и Московского городского НИИ скорой помощи имени Н.В. Склифосовского обследовали 252 водителей, 100 из которых по собственной вине попали в ДТП. Из этой сотни токсоплазму нашли в крови 45 человек, то есть почти половины обследованных, а среди тех 152, кто просто пришел на плановый медосмотр, — только у четверти. Это говорит о том, что  наличие Toxoplasma gondii в организме отрицательно сказывается на внимании и скорости реакции человека. Сами авторы работы связывают ее влияние с тем, что токсоплазма способна менять интенсивность выделения дофамина — нейромедиатора, регулирующего как движения, так и положительные эмоции.

Грибы-кукловоды

Другие знатные паразиты — грибы. Их клетки по строению весьма похожи на клетки животных, поэтому от них бывает непросто избавиться: нужно найти такое средство, которое действовало бы на клетки грибов, но не трогало клетки самого животного. Несмотря на это сходство, грибы — а по современной  классификации это большая и сборная группа — имеют ряд биохимических «суперсил», позволяющих им синтезировать широкий спектр воздействующих на нервную систему веществ.

Например, «мушиный гриб», Entomophthora muscae, сильно меняет поведение своих жертв и  почти сразу же пускает отростки в нейроны, однако вплоть до смерти мух значимо не меняет строения их нервной системы. Это выяснили в прошлом году специалисты из Калифорнийского университета в Беркли. Они заражали энтомофторой лабораторных дрозофил и раз в несколько часов умерщвляли группы мух, чтобы увидеть, как выглядят их органы на срезах, и узнать, как изменилась активность различных ферментов и интенсивность биохимических реакций в их тканях.

Мертвая муха, пораженная грибом энтомофторой в характерной позеФото: Jaco Visser / Фотодом / Shutterstock

От заражения дрозофилы грибом до гибели мухи проходило обычно четверо суток. На половине этого срока гифы (нити, из которых состоит тело гриба) энтомофтор начинали появляться в нервной системе насекомых, а вырабатываемые ими белки — и того раньше. Тем не менее различия в работе генов в нейронах инфицированных и здоровых мух ярко проявлялись только в самом конце, когда насекомое выбирало травинку или палочку повыше, забиралось на нее, сгибало брюшко, расправляло крылья и замирало.

Такая поза дает спорам энтомофторы наилучшие возможности для распространения. Гифы гриба прорастают через сегменты брюшка дрозофилы и продолжают вытягиваться  даже после ее смерти. Жуткое зрелище. Но еще страшнее, что исследователи так и не поняли, на что конкретно в нервной системе влияет энтомофтора. Возможно, ее мишень — это какая-то группа нейронов, управляющих движениями мухи.

Похожим образом меняют поведение насекомых и более известные грибы-паразиты — кордицепсы. Их существует множество видов, но один из наиболее изученных — кордицепс однобокий Ophiocordyceps unilateralis. Он избрал себе жертвой тропического муравья-древоточца Camponotus leonardi. Как и энтомофтора, кордицепс заставляет насекомое перед смертью залезать на самую высокую доступную растительность и там застыть в сгорбленной позе, благоприятствующей разбрасыванию спор. Чтобы сделать это, муравью необходимо покинуть свою колонию. В этом для самих насекомых, впрочем, есть плюс: споры кордицепса не рассыплются по рабочим в самом муравейнике, а значит, число жертв не достигнет максимально возможного.

Мертвая оса, пораженная грибом кордицепсом. Паразит вновь заставил насекомое забраться на высокую ветку и замереть в необычной позеФото: Erich G. Vallery / USDA Forest Service / Bugwood.org

К счастью, людям грибы в большинстве своем не страшны. Мы слишком «горячие» для прорастания их спор. Однако, как и в случае с токсоплазмой, ослабленная иммунная система повышает вероятность, что паразитический гриб все-таки приживется в человеке. Как хорошо, что энтомофтора и кордицепс предпочитают насекомых!

Вирусные многоходовки

Иногда создается ощущение, что чем хуже у паразита развита нервная  система, тем более он безжалостен. Летом 2018-го микологи представили новые данные о «мушином грибе», и теперь уже жалеть пора его. В некоторых Entomophthora muscae обнаружили вирусы, которые так и назвали — энтомофтовирусы (Entomophthovirus). Судя по всему, именно они заставляют гриб атаковать насекомых и дают возможность управлять их поведением, а здоровые энтомофторы на такое не идут. Интересно, что иногда в мухах находят одни лишь энтомофтовирусы, без соответствующих грибов. Так что, видимо, вирусы раньше предпочитали сами поражать насекомых, а потом по каким-то причинам им оказалось удобнее пользоваться посредниками.

Это предположение подтверждается еще и тем, что многие родственники энтомофтовируса, ифлавирусы, специализируются на насекомых. Схемы заражения получаются очень сложными. К примеру, у осы-наездника Dinocampus coccinellae есть собственный «домашний вирус», который содержится в яйцах этих насекомых. Яйца они откладывают в божьих коровок вида Coleomegilla maculata. Личинки наездников, вылупляясь, питаются тканями тела коровки, но она при этом не сопротивляется и не пытается от них избавиться. Коровка остается со своими паразитами даже тогда, когда они выели большую часть  ее органов и окуклились. Сбежать коровка тоже не может: ифлавирус образует в теле насекомого паралитический яд. А яркая окраска Coleomegilla maculata отбивает у других охоту клевать ее и «охраняемый» ей кокон. Удивительно, но после созревания личинок наездника почти четверть коровок остается в живых и оправляется от шока.

Замершая божья коровка с паразитическим кокономФото: Gilles San Martin / Creative Commons

Вирусы влияют и на нервную систему человека, хотя, к счастью, не через грибы и не через насекомых. Самый известный и самый опасный такой паразит вызывает бешенство. От многих других вирусов он отличается тем, что беспрепятственно проходит через барьеры, отделяющие спинной и головной мозг от остальных частей тела, и перемещается от периферических отростков нервных клеток все ближе к центральной нервной системе. Поэтому укусы бешеных животных за лицо наиболее опасны: оттуда ближе всего до головного мозга. Ну а агрессия, желание укусить — проявление манипуляции со стороны паразита. Чем чаще и дальше жертва распространяет свои биологические жидкости (главным образом слюну), тем больше у вируса возможностей для расселения.

Противостояние

Эволюция слепа и во многом случайна, поэтому даже самым глупым хозяевам она может нечаянно подарить защиту от паразитов. Иногда благодаря им даже можно поумнеть. Хотя, конечно, лучше бы делать это без толчка со стороны подобных помощников.

Например, прибавление интеллекта наблюдается у форелей Salmo trutta trutta. Их глаза способен поражать плоский червь Diplostomum pseudospathaceum. Рыбам можно показать, что некоторые предметы связаны с данными червями, и так заставить этих предметов избегать. Это показали ученые из Университета Ювяскюля (Финляндия). Они в течение двух недель периодически помещали рыбок на час в поделенный на две части аквариум. Одна его половина была красной, а другая — желтой. В одном из отсеков находились личинки Diplostomum pseudospathaceum, а во втором их не было.

Форель Salmo trutta truttaФото: Kletr / Фотодом / Shutterstock

С каждой новой посадкой в аквариум форели все меньше времени проводили в отсеке с личинками паразитов, то есть каким-то образом связывали цвет стенок с присутствием опасных соседей. Но что еще интереснее, количество личинок, которые все-таки проникли в тело рыбы, зависело от ее темперамента. У смелых и склонных к исследовательскому  поведению форелей находили меньше паразитов, чем у «скромных » рыб.

Шкафчик с курьезами

В исследованиях «мозгового паразитизма» есть один большой парадокс. Биология знает массу случаев, когда паразит меняет поведение хозяина, и еще больше — когда паразит меняет биохимию нервной системы хозяина. Эти два множества пересекаются очень слабо. Причин тому две. Во-первых, молекулярная биология сейчас настолько доступна, что любое наблюдаемое биологическое явление стараются описать и объяснить с точки зрения ферментов, работы генов и тому подобного. В то же время энзимов, генов и сетей биохимических реакций так много и они так зависят от контекста (самый простой пример: один и тот же нейромедиатор может быть и возбуждающим, и тормозным в зависимости от воспринимающего его рецептора), что за хитросплетением деталей молекулярных взаимодействий теряется общая картина происходящего. 

Вторая причина: далеко не все молекулярные биологи знакомы с поведенческими особенностями организмов, которые они исследуют, а зоологи и этологи, увы, не всегда держат в голове гигантские карты метаболических путей. Специализация и разобщение зашли слишком далеко — прямо как у некоторых паразитов. Все это ставит ученых в шаткое положение, а их исследования влияния паразитов на поведение их хозяев выглядят разрозненным набором фактов, эдакой кунсткамерой — «шкафчиком с курьезами». Поэтому если после прочтения статьи у вас осталось ощущение, что информации много, а выводов мало, то, как знать, может, это паразиты так влияют на мозг человека, чтобы он не понял что-то важное про них, и заставляют концентрироваться на мелких деталях вместо действительно ключевых вещей.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Чем отравить боль

Как самые смертоносные соединения в природе становятся послушными инструментами медиков

Ему повезло. Прямо под ним на песке безмятежно лежал Conus regius, корончатый конус, пестрый, идеально правильной формы — желанное приобретение для любого ценителя раковин. Сделав выдох, дайвер опустился ближе ко дну, взял крапчатую раковину в руки и отправился на поверхность. Уже на берегу, разобрав свои находки, он обнаружил едва заметную ранку на пальце. Вскоре легкий зуд в пальцах и онемение кисти подтвердили худшие опасения, а через пару часов рука уже полностью онемела. Неотложка, госпиталь, удивленное лицо врача — еще ни разу за свою карьеру медик не сталкивался с этим, нетипичным для здешних вод, ядом.
Добавить в закладки
Комментарии

К счастью, эта история закончилась для всех благополучно: дыхание и сердцебиение везучего коллекционера нарушал лишь легкий испуг. Уже на следующее утро все симптомы прошли, укушенный в палец ценитель раковин отправился домой, а медики сели писать статью — о первом в медицинской практике случае отравления ядом корончатого конуса.

Бразильскому коллекционеру и правда несказанно повезло. Если бы в его руках оказался не мирный карибский Conus regius, а его своенравный индо-тихоокеанский родич Conus geographus, раковина, найденная им в тот день, легко могла бы стать его последним трофеем.

Моллюски рода Conus — абсолютно фантастические существа. Щедрая на выдумки природа вооружила их настоящей гарпунной пушкой. Типичная для всех брюхоногих моллюсков костная терка-радула, выполняющая роль челюсти, превратилась у конусов в кассету острых костных гарпунов — во время охоты один из таких гарпунов подается в мускулистый хоботок, сокращение которого вонзает гарпун в тело жертвы. Чаще всего это рыба, легкомысленно проплывающая вблизи затаившегося моллюска. Но самое потрясающее во всей этой истории — яд, которым перед выстрелом моллюск заправляет особую полость в своем гарпуне. [ ... ]

Читать полностью

Патриотичный лакшери — оружие элит

Почему в Древнем Риме раскармливали дроздов и сонь

Каков смысл и цель показной роскоши, почему раскормленные животные в Древнем Риме оказались самым правильным лакомством и при чем тут победа над природой — об этом рассказывает историк Ким Бирден из Лейденского университета на страницах междисциплинарного научного журнала Food, Culture and Society.
Добавить в закладки
Комментарии

Практику потребления напоказ, пускания пыли в глаза, нельзя назвать недавним изобретением. Но в качестве научного понятия она оформилась только в конце XIX века, в знаменитом труде американского экономиста Торстейна Веблена «Теория праздного класса». Элита, согласно его теории,  подкрепляет свой статус, демонстрируя остальному обществу свое богатство, что достигается, во-первых, показным бездельем (отсюда и «праздный класс»), а во-вторых, не менее показной роскошью — демонстративным потреблением. Практики такого потребления, конечно, различаются в зависимости от культуры и эпохи.

Однако как отличить «правильное» элитное потребление, подчеркивающее статус потребителя, от «неправильного» сорения деньгами «всего лишь» богачей?

Возможна ли система, которая выражала бы ценности и идеалы «благородного класса» и позволила бы отделить обыкновенных «выскочек»-богачей от «настоящих», традиционных элит? Если приглядеться к опыту Древнего Рима, полагает Ким Бирден, то подобную систему можно обнаружить: она позволяла «истинным патрициям», с одной стороны, продемонстрировать богатство, а одновременно с этим проявить скромность и патриотизм.

К последним годам республики римская элита скопила огромные богатства (прежде всего, за счет ограбления восточных провинций). Одновременно ее жизнь была полна конкуренции: старые аристократические семьи и богатые плебеи постоянно соревновались за власть, выгодные должности, хорошую партию для своих дочерей и так далее. Чтобы «держать фасон» в такой конкурентной среде, римской элите приходилось постоянно демонстрировать свое богатство и равным, и клиентам (в Риме так называли свободных граждан, отдавшихся под покровительство патрона и находящихся от него в зависимости), дабы последние сохраняли верность, а первые уважали и признавали достойным принадлежать к их кругу. [ ... ]

Читать полностью

Клеточные трагедии: стресс и самоопределение

Два мультфильма о перипетиях клеточной жизни

Внутренняя жизнь клетки насыщена событиями не меньше, чем человеческая, — им был посвящен отдельный цикл материалов обозревателя «Чердака» Полины Лосевой. Теперь мы сняли по его мотивам несколько роликов о том, как клетки выбирают свой жизненный путь и справляются со стрессом.
Добавить в закладки
Комментарии

[ ... ]
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы