Зомбирующий муравьев гриб научился распознавать мозг своих жертв
Гриб-паразит, который превращает муравьев в зомби, выделяет специальный «коктейль» химических веществ, который поражает мозг насекомых только одного вида, на других муравьев он не действует, выяснили американские ученые. Первое исследование этих соединений представлено в журнале BMC Evolutionary Biology, а кратко о нем рассказывается в пресс-релизе Университета штата Пенсильвания.
Гриб кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis) меняет поведение насекомого-хозяина: зараженный муравей-древоточец уходит из муравейника и начинает скитаться, подыскивая паразиту оптимальное место для размножения. Когда оно находится, насекомое погибает, а из его головы вырастает плодовое тело гриба, откуда потом высыпаются споры, падающие на землю и заражающие других древоточцев.
Ученые впервые обнаружили в Северной Америке паразитический гриб кордицепс. Обычно он обитает в тропическом поясе. Чтобы проверить избирательность действия паразита, они заразили им муравьев-древоточцев (Camponotus) и насекомых другого рода — формика (Formica). Оказалось, что кордицепс может убивать и формицинов, но не способен управлять их поведением.
Чтобы выяснять молекулярные механизмы этого явления, ученые извлекли мозг двух видов муравьев и поместили его в пробирку. Как и ожидалась, при контакте с этими тканями паразит выделял разные химические соединения. На мозг древоточца кордицепс реагировал несколькими сотнями неизвестных веществ. Ученым удалось определить два из них — это гуанидиномасляная кислота и сфингозин.
Гуанидиномасляная кислота является нейроактивным веществом, вызывающим конвульсии и эпилептические припадки у животных. Ее же нашли у китайского гриба Trogia venenata, контакт с которым, вероятно, ежегодно приводит к смерти нескольких десятков жителей провинции Юньнань. L-треосфингозин участвует в работе сфинголипидов, которые играют важную роль в передаче клеточного сигнала и в клеточном распознавании.
Материалы по теме
Жабий гриб
Исследователи выделили два этих вещества и подвергли муравьев-древоточцев их воздействию, однако ничего похожего на поведение насекомого под воздействием кордицепса обнаружено не было. Скорее всего, в зомби муравьев превращает комбинированное воздействие множества химических соединений, отмечают ученые.
Источник
Ученые выяснили, как «зомби»-грибок порабощает разум муравьев
МОСКВА, 8 ноя – РИА Новости. Система искусственного интеллекта помогла биологам понять, что паразитические грибки из рода Ophiocordyceps превращают муравьев в «зомби»напрямую перехватывая контроль над их мускулами, не меняя при этом работы их мозга, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.
«Пытаясь раскрыть секрет работы этого грибка, мы проследили за тем, как его клетки взаимодействуют с организмом муравья в тот момент времени, когда муравей прикрепляется к листу над муравейником и умирает. Мы знали, что грибок умеет управлять работой отдельных тканей тела насекомого и меняет работу части его генов, но не понимали, как именно он дирижирует поведением своей жертвы», — рассказывает Маридель Фредериксен (Maridel Fredericksen) из университета Базеля (Швейцария).
В последние годы биологи открыли десятки примеров того, что паразиты могут напрямую управлять поведением хозяина. К примеру, вирус LdMNPV умеет заставлять гусениц шелкопряда забираться наверх деревьев и превращаться в «вирусную бомбу», а личинки мушек-горбаток заставляют пчел сбегать из улья. Кошачий паразит токсоплазма способен «перепрограммировать» память человека и мышей, делая первых склонными к суициду, а вторых – бесстрашными.
Самым «продвинутым» и интересным примером подобных паразитов являются грибки из рода Ophiocordyceps, поражающие муравьев, живущих в тропических лесах Южной и Центральной Америки. Когда этот «зомби»-грибок проникает в организм муравья, он радикальным образом меняет его поведение, заставляя его прикрепляться к веткам и листьям деревьев над муравейником и над тропинками, по которым муравьи отправляются на поиски еды в лес.
Дальнейшие наблюдения за поведением зараженных муравьев и самих грибков показали, что Ophiocordyceps действует крайне избирательным образом, проверяя их мозг на совместимость перед «зомбификацией». Если бы эти грибки сами не страдали от паразитов, то тогда бы они могли легко и очень быстро уничтожить почти все колонии муравьев в Новом Свете.
Фредериксен и ее коллеги раскрыли один из секретов успеха этих грибков, наблюдая за изменениями в работе нервной системы муравьев, зараженных спорами Ophiocordyceps и Beauveria bassiana, другого паразита насекомых, не способного управлять поведением своих жертв.
Для этого ученые использовали специальный сканер и суперкомпьютеры, позволявшие им получать полные трехмерные снимки тканей тела муравьев и следить за распространением грибка по ним. Решение этой задачи потребовало создания специальной системы искусственного интеллекта, способной отличать клетки муравья от клеток паразита.
Эти наблюдения раскрыли неожиданную вещь – оказалось, что нити грибка не проникают внутрь нервных узлов насекомого даже тогда, когда муравей уже находится под полным контролем паразита и все остальные части тела содержали в себе огромное количество клеток Ophiocordyceps. Это указало на крайне необычную методику «зомбификации», которую исповедует данный грибок.
Фактически, внутри муравья возникает трехмерная сеть из клеток паразита, управляющая работой всех ключевых органов насекомого. По сути, вместо муравья возникает необычный организм, роль «главной» нервной системы в котором, как остророжно отмечают ученые, начинает играть Ophiocordyceps. Его жертва, по сути, является беспомощным зрителем.
«Как правило, поведением и движением животных управляет мозг, посылающий сигналы в мускулы и другие органы. Наши наблюдения показывают, что грибок «игнорирует» мозг и управляет телом муравья напрямую, воздействуя на сами мышцы его ног и челюстей. Можно сказать, что он является своеобразным незримым кукловодом, дергающим за ниточки марионеток», — продолжает биолог.
Как полагают ученые, Ophiocordyceps не трогает мозг муравья по одной простой причине – это помогает его жертве дожить до тех пор, пока грибок не будет готов дать потомство. Кроме того, мозг может быть необходим для того, чтобы муравей мог прикрепиться к поверхности листа, используя свои челюсти, которые грибок впоследствии «отключает», заставляя их мышцы атрофироваться.
Соответственно, уже сейчас можно говорить о том, что механизм «зомбификации» муравьев этими необычными грибками является гораздо более сложным и интересным, чем предполагали ученые несколько лет назад, когда они открыли первые необычные свойства этих паразитов.
Источник
masterok
masterok Мастерок.жж.рф
Хочу все знать /наука, история, политика, творчество/
Последние несколько лет тема зомби набирает все большей популярности. Всё чаще устраиваются флешмобы ходячих мертвецов, снимаются фильмы и сериалы, выпускаются видеоигры, комиксы, игрушки и т.д. Но мало кто знает, что зомби действительно существуют, правда, не в таком виде, как мы привыкли их представлять. Их можно встретить в тропических лесах: это муравьи и другие мелкие насекомые. Они становятся зомби после того, как их настигает кордицепс — гриб, управляющий их телом.
Поражённое насекомое, в данном случае муравей, покидает свою колонию и обосновывается на листе дерева. После того как жертва занимает удобное для манипулятора положение, гриб начинает прорастать сквозь его тело и голову.
Подобный феномен стал основой сюжета видеоигры «The Last of Us» студии Naughty Dog, где мутировавший кордицепс поразил человечество.
Давайте узнаем про этот гриб подробнее …
Фото 2. 
В природе существует гриб-паразит, который заставляет муравьев-древоточцев выполнять его «приказы», превращая их в безвольных зомби. Речь идет о паразите под названием кордицепс однобокий (Сordyceps unilateralis). Обычно споры этого гриба-паразита попадают на тело муравья и прорастают внутрь его организма. Весь этот процесс сопровождается выделением в тело муравья определенных веществ алкалоидной группы, которые и заставляют муравья забыть о своих нуждах и полностью подчиниться паразиту. Пораженные этим грибом муравьи уходят из своего муравейника и начинают скитаться в одиночестве, подыскивая самое благоприятное место для жизни своего хозяина.
Именно в этом и состоит главная цель кордицепса однобокого – с помощью муравья добраться до лучшего места, где он смог бы продолжить расти. Поскольку этот паразит не может расти ни высоко в кронах деревьев, ни на земле или близко к ней, муравью дается команда отыскать место, где грибу идеально подойдет температура и влажность для размножения. Когда подходящее для паразита место найдено, муравей погибает, и из его головы вырастает гриб, образуя коробочку со спорами. Споры, осыпаясь, попадают на других муравьев, которых вскоре постигнет известная участь.
Фото 3. 
Недавно ученым удалось выяснить, что этот гриб паразитирует уже 48 млн. лет, о чем свидетельствуют окаменелости, найденные в месте бывшего немецкого кратера Grube Messel.
Фото 4. 
Кроме того, паразиты, подобные кордицепсу, превращают в зомби не только муравьев, но и других существ. Например, паразит Toxoplasma gondii, который вызывает у людей токсоплазмоз, управляет своими промежуточными жертвами – мышами. Обычно он вмешивается в работу определенных частей мозга мыши, лишая её страха быть съеденной кошкой.
Фото 5. 
Кордицепс однобокий — один из энтомопатогенных грибов. Это такие грибы, которые поражают только насекомых. Некоторые грибы могут поражать членистоногих (пауков, например), но это скорее исключение их правил. Кордицепс однобокий поражает только муравьев, причем только одного вида — Camponotus leonardi. Грибок может заражать и другие близкородственные виды муравьев, но с меньшим репродуктивным и манипуляционным успехом.
Точно не ясно, каким именно способом споры гриба попадают внутрь муравья. Скорее всего заражение происходит через поры в клетках, или через кутикулы. Дрожжи кордицепса после попадания внутрь организма начинают активно в нем размножаться и распространятся по всему телу муравья. Предположительно, споры гриба формируют активные химические соединения, которые и влияют на мозг муравья, изменяя его поведение.
Фото 6. 
Муравей покидает свою колонию и спускается на землю (этот вид муравьев обитает на деревьях). Насекомое выбирает невысокую травинку, залазит на нее и очень крепко закрепляется за центральную жилку листа. Муравей с максимальной силой ухватывается за растение мощными челюстями и ни ветер, ни дождь не может столкнуть его. После этого муравей полностью теряет контроль над своим телом и больше не двигается. Он еще не умер, но уже ничего не может сделать.
Постепенно грибок убивает муравья, а сам продолжает расти. Его корни уже проникли в мягкие ткани насекомого, прошли сквозь все тело и надежно закрепились на листе. Теперь все что осталось от муравья — это большая грибница кордицепса однобокого. Сразу же гриб начинает вырабатывать сильный противомикробный препарат, чтобы обезопасить себя от мелких падальщиков. Когда гриб надежно зафиксировался, он прорастает вверх через голову муравья. Процесс роста занимает 4-10 дней.
Фото 7. 
Изменения в поведении зараженных муравьев очень специфичны. Инфицированных насекомых называют «муравьями-зомби». Они страдают от сильных судорог, из-за которых падают с деревьев и не могут найти дорогу к своему гнезду. Инстинктивно стремясь наверх муравьи залазят на невысокие растения и траву, где находят свое последнее пристанище. Если же животное не может забраться траву, то гриб перестает расти, или рост сопровождается различными аномалиями. Но животное погибает в любом случае.
Кордицепс однобокий способен уничтожить целую колонию муравьев. Насекомые выработали способность чувствовать зараженных собратьев и изгонять их из своей колонии. Если грибок проникает в гнездо, то зараженного муравья оттаскивают подальше, чтобы вся семья не погибла от эпидемии. Средняя плотность заражения грибком — 20-30 особей на м 2 .
Фото 8. 
Кордицепс однобокий содержит различные известные и неиспользованные биологически активные метаболиты, и исследуется как новый источник препаратов с иммуномодулирующими, противоопухолевыми, гипогликемическими и гипохолестеринемическими свойствами.
Фото 9. 
Энтомопатогенные грибы — паразитические грибы, поражающие насекомых. Иногда используются в сельском хозяйстве в качестве пестицидов, для контроля численности вредных насекомых.
Фото 10. 
Фото 11. 
Фото 12. 
Фото 13. 
Фото 14. 
Фото 15. 
Фото 16. 
Фото 17. 
Фото 18. 
Фото 19. 
Фото 20. 
Фото 21. 
Фото 22. 
Фото 23. 
Фото 24. 
Давайте вспомним что еще по теме ЗОМБИРОВАНИЯ В ПРИРОДЕ мы уже проходили : вот например Паразит парадоксальный, а вот Повелители гусениц. Вспомните еще Кто зомбирует тараканов ? и как Червь-паразит заставляет насекомых совершать самоубийство
Источник