Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов

Чему мы можем научиться у грибка, который изнутри поедает мух в доме, превращает их в зомби, а затем приманивает других мух? По мнению исследователей, довольно многому.


Датский учёный Хенрик Де Файн Лихт посвятил годы исследованию грибка под названием энтомофтора мушиная (Entomophthora muscae), который непостижимым до поры образом изменял поведение цокотух, прежде чем убить их и изощренным путём заразить других.

Ему с американскими коллегами удалось составить карту генома грибка. И это само по себе является достижением, поскольку обширный геном энтомофторы примерно в 25 раз больше, чем у большинства других грибков. Целью было также выяснить, как именно паразитарный организм влияет на поведение мух.

Доцент Де Файн Лихт объяснил, что геном — это своего рода перечень всех-всех генов в грибке, и он повествует о возможностях организма. Такой набор данных помогает науке понять, какие гены активны в мозге мухи в тот момент, когда грибок превращает её в подобие зомби.


— Де Файн Лихт, Копенгагенский университет.

Энтомофтора мушиная, согласно названию, размножается исключительно на соответствующей группе насекомых. Но есть подвиды этого грибка: один специализируется на комнатных мухах, а другой облюбовал в качестве хозяев плодовых мушек. В конкретном исследовании учёные секвенировали («разложили по полочкам») геном подвида, заражающего как раз плодовых мушек.

Прежние исследования показали, что до 60–80% мух, которые летают в любой отдельно взятой комнате или сарае для скота, могут быть заражены этим грибком. Мух-зомби обычно распознают невооружённым глазом уже после их гибели, видя где-нибудь на окне трупик, опоясанный кольцами спор.

Поразив муху, энтомофтора заживо поедает её изнутри примерно за недельку. И когда поживиться в насекомом агрессору уже почти нечем, грибок принимается манипулировать мозгом. Он заставляет муху приникнуть к растению или окну как можно выше.



На этом этапе почти вся муха как бы переродилась в грибковую массу, так что нормальная жизнедеятельность в ней прекращается. В течение нескольких часов грибок начинает выбрасывать споры из задней части тела мухи. К тому же он выделяет ароматы, манящие здоровых мух. Пролетая поблизости, они вдруг чувствуют зов плоти и пытаются спариваться с мёртвыми сородичами. Некрофильские наклонности пока ещё здоровых мух помогают грибковой инфекции продолжить череду губительного для насекомых коварства, объяснил Де Файн Лихт.

Жизненный цикл грибка ранее был хорошо описан. Более того, люди даже научились использовать Entomophthora muscae как натуральный инсектицид, то есть биологическое оружие против мух. Вместе с тем до сих пор очень мало было известно о том, как всё это работает. Составленная подробная карта генома грибка проливает свет на эпизоотии, то есть на суть массовой гибели мух в результате грибковой инфекции.

В новом исследовании группой учёных, включая биологов из Гарварда, было обнаружено, помимо прочего, что у грибка имеется ряд уникальных генов, которые идеально подходят для зомбирования мух.

Участница исследования Кэролин Эля из Гарвардского университета рассказала, что коварные манипуляции с поведением хозяев паразитов (они же жертвы) всегда начинаются в сумерках. Биологи объяснили это тем, что ночью повышается влажность, благотворная для высвобождения инфекционных спор, которые погибли бы в сухой среде. Теперь выяснилось, что у грибка есть гены, кодирующие светочувствительные белки. То есть, как и другие организмы, энтомофтора использует световые сигналы, чтобы определять время суток. И это теперь можно считать ключом к разгадке механизма, лежащего в основе выбора времени для управления поведением мух.

Более того, геном энтомофторы рассказал, что грибок содержит множество копий ферментов, прекрасно расщепляющих хитиновые оболочки насекомых. Эля прокомментировала, что это отражает уникальную эволюционную адаптацию гриба к разрастанию и выживанию в организме насекомых. Причём подтвердить удивительные способности убийцы мух удалось впервые.

Несмотря на то, что речь идёт о фундаментальном исследовании (проще говоря, науке ради науки), Де Файн Лихт предвидит и практическую пользу. Понимание того, как работает человеческий мозг в поведенческом ключе — сложная задача, объяснил доцент из Дании. Как ни странно, но чёткое знание о том, как работает система в случае с мухами, может привести к чему-то большему. Разоблачённые секреты работы грибка могли бы дать старт описанию иных систем в природе, от генов и молекул крошечных организмов до поведения сложных существ. Проще говоря, по аналогии с методами грибка для манипуляций мухами можно прийти к созданию новых лекарств от психических заболеваний у людей.

В более близкой перспективе изучение грибка-убийцы полезно для получения более мощных натуральных инсектицидов, которые вредят не природе, а только лишь нежелательным насекомым.