Как гриб-захватчик заставляет муравья-зомби сжимать челюсти перед смертью
Если вас беспокоят мысли о зомби, то стоит опасаться не людей, а муравьёв-древоточцев (Camponotus castaneus). Когда их заражает специализированный гриб Ophiocordyceps unilateralis sensu lato, жертвы теряют свободу воли. Под контролем инфекции они находят высокую растительность, забираются наверх, после чего гриб заставляет их сильно сжимать жвалы (челюсти) вокруг жилки листа или ветки. Там хозяин погибает, а гриб, развиваясь изнутри, рассеивает споры для заражения новых жертв.
Коллин Мэнголд из Университета Пенсильвании (США) поясняет, что гриб не атакует мозг напрямую: «Жевательные мышцы... заражённых муравьев сильно колонизированы грибом». Чтобы выяснить, как гриб контролирует эти мышцы, Мэнголд и руководитель исследования Дэвид Хьюз детально изучили мышечную ткань.
Они обнаружили, что гриб:
- Проникает в жевательные мышцы.
- Разрушает мембрану, покрывающую мышечные волокна.
- Вызывает настолько сильное сокращение мышцы, что повреждает микроскопические филаменты (нити), которые обычно скользят друг относительно друга при сокращении.
Исследование опубликовано в Journal of Experimental Biology.
Сложности эксперимента
«Самым сложным аспектом исследования были сами заражения», — говорит Мэнголд. Гриб не может развиваться внутри муравейника; муравьи должны свободно перемещаться. Кроме того, гриб процветает только во влажном климате (например, Бразилии или Южной Каролины), поэтому в лаборатории пришлось воссоздавать тёплую влажную среду для сбора спор. Команде также пришлось подбирать правильную дозу спор, чтобы муравьи не смогли побороть инфекцию до того, как она заставит их сомкнуть челюсти.
Механизм контроля
Изучение замороженных мышц под электронным микроскопом показало:
- Нити гриба проникли в мышцу.
- Структуры, где нервные сигналы поступают в мышцу, не были затронуты — нервная система не отключалась.
- Мышечные волокна были повреждены и разбухли из-за чрезмерного сокращения.
- Мембрана волокон была разорвана, делая их уязвимыми для токсинов захватчика.
- На нитях гриба были обнаружены мелкие везикулы (пузырьки). Они могут быть либо частью защитной реакции муравья, либо содержать грибные токсины, вызывающие спазм и сверхсокращение мышцы, которое намертво фиксирует челюсти.
Следующие шаги
Мэнголд отмечает, что предстоит выяснить больше: «Следующие шаги включают изоляцию этих везикул и определение их происхождения — от гриба или от хозяина», — а также анализ их содержимого.