Gen wędrówki do śmierci

Twórca psychoanalizy, Zygmunt Freud, twierdził, że dwa najpotężniejsze instynkty kierujące życiem, to instynkt miłości — Amor, i instynkt śmierci — Thanatos. Chociaż teorie Freuda nie mogą być uważane za naukowe (jak to mówimy — nie są naukowe w sensie popperowskim), jego intuicja, w odróżnieniu od myślenia badawczego, była zdumiewająca. Słusznie wiązał miłość ze śmiercią, ale widział je pomieszane w człowieku. Tymczasem niektóre organizmy potrafią skłonić ofiarę by ta zakochała się w nich, a przynajmniej stała się im posłuszna, kosztem swojego życia. I to bez wzajemności.

Sterowanie ofiarami przez patogeny, które chcą zwiększyć własny sukces reprodukcyjny, nie jest wyjątkowe w przyrodzie. Znanym przykładem są mrówki zainfekowane przez grzyb Cordyceps unilateralis.

Martwa mrówka zainfekowana przez Cordyceps unilateralis

Chore mrówki wspinają się wysoko na rośliny i wczepiają się w nie żuwaczkami z nadzwyczajną siłą, pozostawiając charakterystyczne ślady. Następnie grzyb zabija ofiarę i kontynuuje wzrost. Grzybnia wzmacnia egzoszkielet martwej mrówki i przytwierdza zwłoki jeszcze mocniej do rośliny, przy okazji wydzielając substancje odstraszające konkurencyjne mikroorganizmy. Gdy grzyb jest gotowy do rozmnażania, wypuszcza z głowy martwej mrówki szypułkę, która następnie pęka i rozsiewa zarodniki.

Cordyceps unilateralis pasożytuje na mrówkach od bardzo dawna. Ślady wczepienia odnaleziono na skamieniałych liściach w kopalni Messel w Niemczech, jednym z najbardziej znanych na świecie stanowisk paleontologicznych. Mają 48 milonów lat [artykuł w Biology Letters].

Przywry rodzaju Leucochloridium atakują ślimaki. Przedstawiony ślimak zarażony przez Leucochloridium macrostomum swoim wyglądem (widoczne napuchnięte, zielone czułki) i zachowaniem naraża się bardziej na zjedzenie przez ptaki — kolejnego żywiciela pasożyta.

Ślimak zarażony przez Leucochloridium macrostomum

Dla ptaków zainfekowane czułki, które na dodatek mogą jeszcze pulsować, wyglądają jak smaczne gąsienice, więc chętnie je odgryzają od głowy ślimaka i pożerają, w ten sposób same się zarażając. Ślimaki czasami regenerują zastępcze czułki, które są też zarażone i mogą zwabić kolejne ptaki. Nasuwa się pytanie, czy podobnie funkcjonującym organizmem nie był zarażony Prometeusz, i ile orłów mógł zarazić.

Czasem pasożyt stosuje bardziej niezwykłe metody. Zdarza się to zwłaszcza, kiedy matki larw chcą zapewnić źródło pokarmu swojemu potomstwu. Zwyczajny atak i wszczepienie jaj przez pokładełko do ciała ofiary i pozostawienie ich na miejscu zbrodni nie zawsze jest najlepszym sposobem i trzeba tak zmienić zachowanie ofiary, aby sama ułatwiła zadanie napastnikowi.

Osa szmaragdowa Ampulex compressa pasożytuje na karaluchach. Ponieważ są od niej większe i nie byłaby w stanie ich przyciągnąć do swojej nory, najpierw żądli zwój tułowiowy ofiary aby przejściowo sparaliżować jej przednie odnóża, następnie zaś precyzyjnie wstrzykuje jad do zwoju głowowego by wyłączyć odruch ucieczki. Tak spreparowanego karalucha ciągnie za czułki prowadząc, jak na smyczy, do swojej nory, gdzie składa w nim jaja.

Zainfekowana bakulowirusem larwa brudnicy nieparki Lymantria dispar nie chowa się o świcie przed drapieżnikami jak jej zdrowe towarzyszki, lecz wspina się tak wysoko, jak się da na otaczające rośliny, tak jak to czyni przed przepoczwarzeniem. Nie przechodzi jednak do następnego stadium rozwoju, lecz rozpływa się i ginie. Namnożone wirusy wydostają się z jej ciała i zostają rozproszone po okolicy z dużej wysokości, zwiększając szanse zarażenia kolejnej ofiary. Część wirusów pozostaje na liściach, na które przybywają przepoczwarzyć się zdrowe gąsienice. One też mają duże szanse się zarazić.

Sytuacja z brudnicą nieparką jest o tyle niezwykła, iż zidentyfikowano jeden konkretny gen wirusa, który jest odpowiedzialny za jej szczególne zachowanie. Wydaje się to być pierwszym genetycznym dowodem teorii rozszerzonego fenotypu. Według teorii, sformułowanej przez Richarda Dawkinsa, fenotyp nie ogranicza się tylko do struktur i procesów biologicznych organizmu, ale jest rozszerzony by objąć wszystkie efekty genu na jego posiadacza i środowisko. I tak do rozszerzonego fenotypu bobra należy tama, bo to jego geny spowodowały jej zbudowanie.

Kelli Hoover i Michael Grove z Pennsylvania State University zidentyfikowali jeden z genów wirusa, który pozwala mu sterować nosicielem [Science]. Ekspresja genu egt przez bakulowirusa dezaktywuje u motyla hormon E20, który jest odpowiedzialny za wędrówkę w górę i linienie. Nie dezaktywuje go jednak całkowicie. Gąsienica zaczyna wędrówkę w górę, ale zamiast przepoczwarzyć się umiera w idealnym dla wirusa miejscu. Znokautowanie genu egt u wirusa spowodowało, że zarażone gąsienice rozpływały się jeszcze na ziemi, przed rozpoczęciem wędrówki. Co ciekawe, przywrócenie genu znokautowanemu wirusowi powodowało, że ofiara wędrowała do miejsca śmierci.

Nie wiadomo jeszcze jaki gen powoduje, że szczury, które dopadła toksoplazmoza, przestają bać się kotów, a nawet są nimi fatalnie zauroczone. W 2006 roku Robert Sapolsky, neuronaukowiec ze Stanford University, i jego współpracownicy wykazali, że zarażone szczury reagują specyficznie na zapach kotów [Oryginalny artykuł w Proc. Biol. Sci.]. Podczas gdy zdrowy szczur czując zapach kociego moczu wpada w popłoch, to zainfekowany toksoplazmozą nie, choć nadal reaguje paniką na zapach moczu psa. Dodatkowo wykazano, że w chorym szczurze cysty toksoplazmozy gromadzą się w pobliżu ciała migdałowatego, jednej ze struktur zarządzających lękiem i strachem.

Niedawno Sapolsky i jego grupa zbadali sprawę dokładniej. Badacze dawali szczurom do wąchania różne zapachy i badali ich mózgi szukając białka c-Fos, którego ilość zwiększa się wraz ze zwiększoną aktywnością neuronów. Zaobserwowali, że w trakcie wąchania kociego moczu pojawiają się dwie istotne różnice między szczurami zainfekowanymi a kontrolnymi, obie w rejonie ciała migdałowatego. U zarażonych zwierząt obwód neuronalny mózgu odpowiedzialny za zachowania obronne zmniejszył swoją aktywność. Leżący obok niego obwód kontrolujący pociąg seksualny został zmodyfikowany w przeciwnym kierunku — aktywność jego neuronów wzrosła.

~ - autor: vetulani w dniu 30 września, 2011.