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.

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.

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.

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 позе

Фото: 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 позе

Фото: 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 коконом

Фото: 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.

Источник: chrdk.ru