Паразитические грибы способны влиять на насекомых-хозяев и полностью подчинять их себе. Исследования таких грибов еще продолжаются и приносят ученым все больше удивительных открытий.
Кто не слышал о зомби – мертвецах, которых оживил могущественный волшебник и превратил их в исполнителей своих черных дел? Кроме подобного – классического – понимания слова зомби, фантастические книги, сериалы, компьютерные игры подбрасывают еще немало различных вариаций. А в быту широко используют термин “зомбирование” для обозначения людей, которые являются вполне живыми, однако попали под влияние политической пропаганды или какой-то деструктивной идеи и слепо за ней следуют, в том числе и бездумно выполняют приказы руководителя партии, основателя идеологии, культовой личности и т.п.
Однако менее известным является факт, что зомби можно встретить не только в фантастических произведениях или услышать о них в переносном смысле, а что они действительно существуют в природе. Речь идет о насекомых, зараженных определенными видами грибов или других паразитов, которые превращают представителей энтомофауны в своих покорных рабов, перевозчиков и источник пищи.
Изобретательные кордицепсы
В процессе эволюции паразитировать таким необычным образом научились в частности грибы под общим названием кордицепс, которые принадлежат к двум семействам – Cordycipitaceae и Ophiocordycipitaceae. Глубже погружаться в классификацию грибов мы не будем, поскольку в ней до сих пор продолжаются изменения и уточнения, в результате чего ученые иногда переносят те или иные виды кордицепсов в другие семейства и роды. Отметим лишь, что ученые выделяют несколько сотен видов кордицепсов.
Такое название грибы получили в соответствии с характерным внешним видом своих типичных представителей, плодовые тела которых напоминают булаву. Латинское слово cordyceps образованно из двух основ, первая из которых, cord, переводится как «булава», а вторая, ceps – это «голова».
Для роста «головы» любому представителю царства грибов нужно обеспечить определенные условия. Чтобы споры попали в нужную среду, грибы выработали различные механизмы их распространения. Самыми простыми являются варианты разнесения ветром или водой. Однако такие способы достаточно рискованны, ведь неизвестно, где в конце концов окажется спора, и будет ли там достаточно влаги, тепла и питательных веществ. Поэтому некоторые грибы в процессе эволюции изобрели значительно более эффективные методы, в том числе и использование других живых существ.
С точки зрения обычного человека, паразитирование одних организмов на других – явление отвратительное и крайне опасное. Однако в природе оно довольно распространено, а для развития биологии – интересное и достойное изучения. Кстати, результатом таких исследований является не только чисто академический задел, но и практическая польза. Скажем, паразитических насекомых успешно используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. А следствием изучения жизнедеятельности различных патогенных грибков являются эффективные методы их уничтожения.
Лекарства, допинг и еда
Что касается кордицепсов, то китайская народная медицина издавна использует некоторые их виды как афродизиак и средство для омоложения. Также они якобы помогают противостоять злокачественным опухолям, лечат кашель различного происхождения, некоторые заболевания сердечно-сосудистой системы, обладают антибактериальным действием и тому подобное. Кроме того, в начале 1990-х годов в применении кордицепса как своеобразного допинга, увеличивающего выносливость и избавляющего от усталости, подозревали двух китайских спортсменов – победителей престижных соревнований.
Благодаря таким необычайным свойствам препараты из грибов приобретают все большую популярность не только в Китае, но и за его пределами. Цена зелья достигает почти космических высот – известны случаи, когда за килограмм высококачественного кордицепса платили 50–100 тысяч долларов.
Обратной стороной повышения спроса на целебный кордицепс является появление его фальсификата. Недобросовестные дельцы предлагают потребителям порой неизвестные, неиспытанные народной медициной виды грибов. В лучшем случае такие препараты просто не действуют, в худшем – приводят к отравлениям.
Хотя кордицепс еще в 1964 году занесен в китайскую фармакопею, официальная медицина других стран относится к нему неоднозначно. Ученые продолжают изучать грибы и нашли в их составе аденозин, аденин, урацил, уридин, гуанин, инозин, тимин и другие вещества, которые давно и хорошо известны и при определенных заболеваниях действительно могут иметь положительное влияние.
А особым вниманием ученых пользуется специфическое вещество кордицепин. Именно оно обуславливает значительную часть полезных свойств, которые являются наибольшей ценностью этих грибов. Особый интерес медиков и фармацевтов вызывает противоопухолевое действие кордицепина. Ему даже нашли подтверждение, однако эффект оказался слабее ожиданий. Он усиливается в сочетании с некоторыми другими препаратами, хотя одновременно возрастает и его токсичность. Оптимистических результатов удалось достичь и в вопросах возможности лечения астмы, почечной недостаточности, ВИЧ и т. д., поэтому научные эксперименты продолжаются. Возможно, в будущем древнее средство китайских народных врачей откроет новую эру и для мировой официальной медицины.
Впрочем, известный иммунодепрессант циклоспорин, который применяют в трансплантологии и для лечения аутоиммунных заболеваний, уже доказал свою эффективность и занял достойное место во врачебном арсенале. Его тоже добывают из грибов одного из видов кордицепсов – Tolypocladium inflatum, семейство Ophiocordycipitaceae.
Нашли такие грибы применение и в кулинарии. Кордицепс китайский (Ophiocordyceps sinensis) и кордицепс военный (Cordyceps militaris), паразитирующие на личинках некоторых видов бабочек, служат представителям многих азиатских народов, в том числе и китайцам, деликатесной пищей. К тому же, вместе с мертвыми мумифицированными гусеницами, на которых выросли плодовые тела. Такое необычное сырье тушат, жарят, добавляют к мясным блюдам и чаю, готовят из него супы, пиво, вино и тому подобное. Европейцам такие блюда могут показаться по меньшей мере странными, а населению Китая, Тибета или Непала они прекрасно подходят, да еще и помогают держать себя в тонусе.
Повелитель муравьев
Одним из самых необычных среди таких грибов является кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis). Именно он вдохновил немало авторов фантастических романов, фильмов и игр на значительную часть жутких сценариев зомби-апокалипсиса.
Гриб родом из тропических лесов был открыт британским натуралистом Альфредом Уоллесом в 1859 году.
Кордицепс однобокий паразитирует на муравьях-столярах (Camponotus leonardi). Попав в организм насекомого, споры этого гриба сразу начинают в нем прорастать. А через две-три недели гриб уже способен влиять на нервную систему муравья и менять его поведение. Муравей вдруг теряет интерес к привычным делам и уходит прочь от муравейника. Проблуждав некоторое время в лесу, он останавливается в месте, которое лучше всего соответствует потребностям гриба для его дальнейшего развития, и поднимается на какое-то растение. Затем насекомое намертво вцепляется в листок или стебель лапками и челюстями и замирает.
А гриб продолжает свое развитие. Он прорастает в ткани муравья и постепенно их переваривает. Созрев, кордицепс образует плодовое тело, которое разрывает тело жертвы вблизи головы и выходит наружу. Из него высыпаются споры, которые ветер относит к ближайшему муравейнику, и все повторяется снова.
От «побега» насекомого из колонии до завершения жизненного цикла гриба проходит 10–14 дней. Муравей все еще остается живым до момента выхода плодового тела, хотя уже и не способен управлять собственным организмом, поэтому процесс развития гриба сравнивают с зомбированием.
Живой мозг муравья-зомби
Долгое время ученые не могли точно определить, как именно кордицепс заставляет муравья выполнять его «приказы». Ранее считали, что он добирается до головного мозга насекомого и непосредственно вмешивается в его работу. Однако новые исследования показали, что мозг остается физически неповрежденным вплоть до завершения жизни муравья-хозяина.
Международная группа ученых провела ряд анализов зараженных грибом муравьев с использованием современных инструментов и методов, включая генетические исследования и привлечение искусственного интеллекта. Ученые наблюдали за изменениями, происходящими в организме больных насекомых от дня заражения до их гибели.
Перед исследователями предстала поразительная картина. Гриб не просто прорастал в ткани насекомого, а заменял уже переваренные им на собственные. То есть, вместо, например, мышечных клеток муравья появлялись клетки гриба. Они распространялись во всем теле животного с образованием в нем целостной сети. Можно сказать, что со временем паразит и хозяин стали единым организмом, в котором значительная часть клеток принадлежала грибу, и уже невозможно было отделить одно существо от другого.
Но самым неожиданным открытием стало то, что изменения не затрагивали головной мозг, хотя касались периферийной нервной системы. По словам одного из исследователей, ученого из Пенсильванского университета (США) Дэвида Хьюза, обычно поведение животных контролируется мозгом, который передает сигналы мышцам, но результаты исследования показали, что паразит контролирует поведение хозяина с помощью периферических систем.
– Почти как кукловод, который тянет за нити, чтобы управлять движениями марионетки, грибок также контролирует мышцы муравья, манипулирует конечностями и верхними челюстями хозяина, – объясняет ученый.
Версии и доказательства
Впрочем, почему гриб не повреждает мозг насекомого, до сих пор не совсем понятно. Очевидно, что такая избирательность не является случайной. Ученые предполагают, что прежде всего целостный мозг важен для паразита на первом этапе взаимодействия с хозяином, когда насекомое уходит из муравейника. Ведь в то время клетки гриба еще не захватили все тело муравья, зато паразит должен заставить его двигаться в лес и искать место, пригодное для развития плодовых тел. Решить такую задачу можно как раз через воздействие на мозг насекомого, а для этого тот должен быть неповрежденным.
Как паразит заставляет мозг подчиняться, тоже еще окончательно не раскрыто. Есть версия, что кордицепс управляет им с помощью определенных соединений с нейромедиаторным действием. То есть, он вырабатывает вещества, которые как бы программируют мозг насекомого на нужные грибу действия и заставляют его посылать соответствующие сигналы в разные части тела.
Частично подтвердить такую версию удалось еще одной группе американских ученых – из Универститета Центральной Флориды. Правда, свои исследования они проводили на других видах. В их экспериментах использовались кордицепс Ophiocordyceps camponoti-floridani и муравей-столяр Camponotus floridanus. Ученые установили, что паразит вырабатывает токсины, ферменты и вторичные метаболиты, которые влияют на поведение хозяина. А у муравья были обнаружены гены, являющиеся мишенями для продуцируемых грибом соединений.
Вследствие действия веществ кордицепса изменяется функционирование нервной системы насекомого. В частности, нарушаются циркадные ритмы и обоняние. В конце концов муравей теряет возможность взаимодействовать с другими членами колонии, не чувствует, насколько далеко он отдалился от муравейника, поэтому вернуться назад уже не может.
Такие удивительные формы взаимодействия паразита и хозяина имеют четкое фиксирование в их геномах. Можно сказать, что гриб и муравей соответствуют друг другу как две частицы пазла. То есть кордицепс определенного вида способен заражать и насекомых только одного вида. Подобные взаимоотношения формировались в процессе эволюции на протяжении миллионов лет, что было подтверждено материальными доказательствами.
Несколько лет назад, при изучении кусочков янтаря с «законсервированными» в них насекомыми, ученые из Орегонского университета нашли муравья-столяра, пораженного грибом. В прозрачной смоле древнего дерева прекрасно сохранились как само насекомое, так и плодовые тела паразита, проросшие сквозь его ткани. Древний гриб – тоже один из кордицепсов. Правда, раньше он не был известен науке. Исследователи назвали его Allocordyceps baltica.
Анализы янтаря показали, что муравей оказался в смоле примерно 50 миллионов лет назад. Очевидно, уже тогда существовали специфические взаимоотношения между насекомыми и грибами. Из этого можно сделать вывод, что сложились они еще на миллионы лет раньше.
Изучение грибных механизмов «зомбирования» продолжается. Их расшифровка поможет дополнить и расширить знания человечества о процессах эволюции и взаимодействии между различными видами в живой природе. Исследования могут оказаться полезными и с практической точки зрения. Например, понимание механизмов влияния соединений гриба на мозг поможет создавать новые виды лекарств, в частности для лечения психических заболеваний.
Конечно, у далеких от биологии людей упоминание о зазомбированных насекомых вызывает вопрос, не могут ли грибы превратить в своих послушных рабов и людей тоже? К счастью, зомби-апокалипсис из-за кордицепсов человечеству не грозит. Такие грибы поражают исключительно насекомых. Поэтому можем не волноваться, а только удивляться тому, насколько разнообразным, удивительным и загадочным является мир живой природы.
Поділитись в соцмережах:
