Кордицепс однобокий и муравьи-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 нужно 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.
Установлено, что этот гриб паразитирует уже 48 млн лет, о чем свидетельствуют окаменелости, найденные в месте бывшего немецкого кратера Grube Messel. 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.
Всероссийский фотоконкурс «Широка моя страна»: покажите красоту любимых мест
Сайгаки: ликбез о степных антилопах
Мы пойдем на Север: экотуризм в нацпарке «Онежское Поморье»
Источник
Зомбирующие грибы лишили муравьев сна и обоняния
Мертвый муравей, зараженный грибом Ophiocordyceps sp.
Katja Schulz / Flickr
Чтобы превратить муравья в послушного зомби, паразитический гриб кордицепс нарушает его циркадные ритмы, систему восприятия запахов и передачу нейромедиаторов. В результате насекомое покидает муравейник, поднимается на подходящее растение и висит на нем до самой смерти. Это позволяет грибу попасть в оптимальное место для распространения спор. Описать манипуляции кордицепса на молекулярно-генетическом уровне удалось авторам статьи, опубликованной в журнале G3: Genes, Genomes, Genetics.
Многие паразиты искусно манипулируют поведением хозяина, чтобы повысить свои шансы на выживание и продолжение рода. Например, некоторые виды грибов кордицепсов из рода Ophiocordyceps заставляют зараженных муравьев покидать колонию, взбираться на растение и повисать на нем, удерживаясь челюстями. После смерти насекомого из него прорастает плодовое тело гриба. По сути, кордицепс превращает хозяина в транспортное средство для перемещения в место, идеальное с точки зрения созревания и распространения спор.
Драматичные взаимоотношения кордицепсов и муравьев получили широкую известность не только среди биологов, но и в массовой культуре. Тем не менее, у ученых все еще нет точного ответа, как именно гриб управляет поведением хозяина.
Исследователи во главе с Иэном Уиллом (Ian Will) из Университета Центральной Флориды решили рассмотреть этот вопрос на молекулярно-генетическом уровне. Они сосредоточили свое внимание на кордицепсе O. camponoti-floridani и его специфическом хозяине — муравье-древоточце Camponotus floridanus. Насекомых инфицировали спорами гриба и проверяли, как это скажется на активности генов обоих видов. Для этого ученые трижды провели секвенирование РНК паразита и хозяина — до заражения, после заражения и после смерти муравья.
Анализ выделил целый ряд генов-кандидатов, которые позволяют кордицепсу производить токсины, ферменты и вторичные метаболиты для управления поведением хозяина. Аналогичным образом в геноме муравья были выделены гены, которые служат мишенями для паразита.
Исследователи продемонстрировали, что гриб наносит удар сразу по нескольким важным функциям нервной системы хозяина. Например, он сбивает муравьиный режим дня, нарушая работу связанных с циркадными ритмами генов. Еще более разрушительно паразит воздействует на обоняние жертвы, основной канал ее общения с сородичами. В результате зараженная особь теряет связь с колонией, далеко уходит от нее и не возвращается вовремя. Дополнительный эффект оказывает вмешательство кордицепса в передачу нейромедиаторов.
На последнем этапе полученные данные сравнили с результатами аналогичного исследования, которое проводилось с другой парой паразит-хозяин — O. kimflemingiae и C. castaneus. Оказалось, что взаимоотношения различных видов кордицепсов и муравьев довольно похожи с молекулярно-генетической точки зрения. Возможно, паразитические грибы приобрели способность зомбировать муравьев один раз, а затем подстраивали ее под конкретные виды.
Кордицепсы — далеко не единственные паразиты, способные манипулировать поведением хозяев. Сегодня ученым известно, что эта черта широко распространена в природе. Больше узнать о существах, которые превращают своих жертв в настоящих зомби, можно из нашего теста «Обитель зла».
Источник
Кордицепсы, паразиты беспозвоночных
Наверное, многие слышали о грибах, растущих прямо на насекомых. Эти грибы относятся к роду Cordyceps, латинское название которого происходит от греческого слова κορδύλη «дубинка» и латинского caput «голова». В современной систематике род Cordyceps разделили на несколько родов, относящихся как минимум к трем семействам порядка Hypocreales: Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae и Cordycipitaceae. Поэтому мы даем актуальное название вида по базе данных Index fungorum. На фото — Ophiocordyceps nutans, растущий из взрослого клопа-щитника.
Мицелий гриба буквально вытесняет ткани хозяина, а впоследствии выпускает из его тела характерный вырост, имеющий на поверхности маленькие гранулы, которые видны как точки. Часто это образование называют плодовым телом, что не совсем верно, потому что на самом деле это строма — структура, несущая на себе многочисленные плодовые тела — те самые гранулы. Плодовые тела кордицепсов относятся к перитециям — одному из типов плодовых тел аскомицетных грибов. Каждый отдельный перитеций погружен в строму и открывается наружу лишь узким горлышком; внутри него содержатся сумки (аски) с аскоспорами. Аскоспоры у Cordyceps довольно оригинальны: они имеют веретеновидно вытянутую форму и разделены на ряд мелких клеток. Спора, по-видимому, может распадаться на отдельные клетки, каждая из которых способна инфицировать нового хозяина. Форма и цвет стромы может быть самой разнообразной у разных видов кордицепсов: вот, например, на следующем фото серая строма Ophiocordyceps stylophora, напоминающая жгут.
Строма Ophiocordyceps stylophora, растущая из личинки жука щелкуна (Elateridae). Образец определен Евгением Антоновым. Фото © Илья Винер, июль 2016 года, заповедник Кедровая Падь, Приморье. Образец находится в личном фунгарии Евгения Антонова
Найти эти грибы в лесу — непростая задача даже для опытного грибника. Однако, если удалось найти первую строму, то потом глаз начинает регулярно их замечать. Их стоит искать во мху, на земле или на замшелых пнях, в трещинах трухлявой древесины и коры. Обычно выглядывает лишь верхушка стромы, как на фотографии Ophiocordyceps variabilis, но и этого вполне достаточно для того, чтобы найти гриб.
Верхняя часть стромы Ophiocordyceps variabilis на замшелом бревне. Образец определен Евгением Антоновым. Фото © Илья Винер, август 2017 года, Центрально-Лесной заповедник, Тверская область. Образец находится в личном фунгарии Андрея Матвеева
Если аккуратно раздвинуть субстрат под стромой, то можно увидеть хозяина гриба. Чаще всего это насекомое, причем может быть как личинка, так и имаго вроде осы, на которой растет Ophiocordyceps sphecocephala, или бабочки, на которой растет Cordyceps tuberculata. Реже хозяином гриба становятся другие беспозвоночные — так, например, Cordyceps ignota паразитирует на тарантулах (Lycosa spp.), а Metacordyceps chlamydosporia можно найти на слизнях.
Внизу — строма Ophiocordyceps variabilis, растущая из личинки мухи стволоедки (Xylophagidae), август 2017 года, Центрально-Лесной заповедник. Слева — строма Ophiocordyceps sphecocephala, растущая из имаго осы (Vespidae), справа — стромы Cordyceps tuberculata, растущие из имаго ночной бабочки, июль 2016 года, заповедник Кедровая Падь, Приморье. Образцы определены Евгением Антоновым и находятся в личных фунгариях Андрея Матвеева и Евгения Антонова. Фото © Илья Винер
Как и многие другие высшие грибы, кордицепсы в жизненном цикле обладают не только половой стадией, на которой образуются споры в результате мейотического, или редукционного, деления, но и бесполой, на которой споры образуются без редукционного деления — так называемые конидии. На этой стадии некоторые грибы могут образовывать вполне заметные невооруженным глазом макроскопические структуры — коремии, образующиеся путем группировки конидиеносцев, несущих конидии, как на фото ниже.
Коремии гриба, предположительно относящегося к семейству Cordycipitaceae, растущие из цикадки (Cicadellidae). Фото © Илья Винер, июль 2016 года, заповедник Кедровая Падь, Приморье. Образец находится в личном фунгарии Евгения Антонова
Другие же виды грибов не образуют на этой стадии макроскопических структур, то есть их бесполая стадия представлена микроскопическими грибами, как, например, бесполая стадия Tolypocladium inflatum. Половая же его стадия со стромой паразитирует на личинках жуков навозников. Правда, она очень редка, о ее находке сообщали не более десятка раз.
Строма Tolypocladium inflatum на личинке жука навозника. Фото с сайта plantpath.cornell.edu
В заключение отметим, что самое большое разнообразие грибов этой группы на территории России приходится на относительно небольшую территорию заповедника Кедровая Падь, расположенного в Южном Приморье, в непосредственной близости от Китая и Северной Кореи. Заповедник обладает уникальными характеристиками температурно-влажностного режима, подходящими как многим тропическим и субтропическим видам, так и таежным. Здесь можно обнаружить более двух десятков видов кордицепсов, что в разы больше, чем в любом другом регионе на территории России.
Фото © Илья Винер, июль 2016 года, заповедник Кедровая Падь, Приморье. Образец находится в личном фунгарии Евгения Антонова.
Источник
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