Гриб-паразит контролирует муравьёв, не заражая их мозг

Исследователи из Университета Пенсильвании выяснили, что гриб-паразит Ophiocordyceps unilateralis sensu lato, известный как "гриб зомби-муравьёв", манипулирует поведением своих хозяев, не заражая их мозг.

Вместо этого гриб окружает и проникает в мышечные волокна по всему телу муравья-древоточца (Camponotus sp.). Клетки гриба образуют трёхмерную сеть, что, вероятно, позволяет им коллективно контролировать поведение хозяина.

Как происходит заражение

Паразит, специфичный для данного вида, заставляет рабочих муравьёв забираться на растения и вцепляться мандибулами в нижнюю сторону листьев или веток, где они умирают. Из тела мёртвого муравья вырастает плодовое тело гриба, которое выпускает споры для заражения новых муравьёв.

Метод исследования

Учёные использовали серийную сканирующую электронную микроскопию срезов (50 нм), чтобы создать 3D-визуализацию с высоким разрешением и увидеть распределение гриба в теле муравья. Для анализа тысяч полученных изображений применили искусственный интеллект и алгоритмы машинного обучения, обученные различать клетки гриба и муравья.

Ключевые результаты

• Клетки O. unilateralis s.l. были обнаружены во всех частях тела муравья: голове, груди, брюшке и ногах.
• Большая часть этих клеток была соединена, формируя обширную сеть.
• Несмотря на высокую концентрацию грибных клеток непосредственно снаружи мозга, ни одна из них не была обнаружена внутри самого мозга.

Механизм контроля

Это означает, что паразит контролирует поведение хозяина не через центральную нервную систему, а периферически — напрямую воздействуя на мышцы.

"Это почти как кукловод, который дёргает за верёвочки, чтобы марионетка двигалась. Гриб контролирует мышцы муравья, чтобы управлять его ногами и челюстями", — пояснил старший автор исследования Дэвид Хьюз.

Учёные предполагают, что гриб может химически влиять на мозг, но не заражает его, чтобы хозяин оставался живым до выполнения ключевого для размножения паразита действия — "последнего укуса".

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.