Гриб заставляет гусениц больше есть для собственного размножения
Паразиты, такие как гриб Entomophaga grylli или "гриб зомби-муравьев" Ophiocordyceps unilateralis, могут управлять поведением хозяина (насекомого) в своих интересах. Это явление называют расширенным фенотипом.
Загадочным оставалось поведение энтомопатогенного гриба Cordyceps militaris (C. militaris), который заражает личинок гусениц, но не убивает их до окукливания. Было неясно, может ли этот гриб управлять поведением насекомых.
В исследовании, опубликованном в Current Biology, учёные сообщили, что C. militaris, заражая личинок тутового шелкопряда, стимулирует их питание и набор веса. Это выгодно грибу, так как он плодоносит на более крупных и питательных куколках.
Ключевые результаты:
- Личинки шелкопряда 4-го возраста, заражённые низкой дозой спор C. militaris, нормально развивались до стадии куколки.
- После заражения питание гусениц значительно усиливалось, а вес зрелых личинок и куколок увеличивался.
- Инфекция вызывала постоянную повышенную экспрессию гена орексигенного нейропептида шелкопряда HemaP.
- Инженерные штаммы гриба, синтезирующие HemaP, дополнительно усиливали питание и набор веса у шелкопрядов.
- Удаление гена HemaP у шелкопряда, наоборот, снижало питание и вес насекомых, а также продукцию плодовых тел гриба на мутантных куколках.
Механизм манипуляции:
- Заражение C. militaris приводило к резкому, "голодоподобному" снижению уровня сахаров (глюкозы и трегалозы) в гемолимфе шелкопряда.
- Гриб высоко экспрессировал в полости тела насекомого инсектоподобную трегалазу CmTreH1 — фермент, расщепляющий трегалозу (основной запасной сахар насекомых).
- Анализ филогении и индекса адаптации кодонов показал, что ген CmTreH1, вероятно, был приобретён грибом от насекомых-хозяев для молекулярной мимикрии.
- Инфекция также индуцировала повышенную экспрессию собственных трегалаз, инсулиноподобных генов и генов биосинтеза трегалозы у шелкопряда.
- Решающую роль играет грибной фермент: мутанты C. militaris с удалённым геном CmTreH1 не могли стимулировать питание и набор веса у гусениц.
Значение работы:
- Впервые обнаружен "эгоистичный" ген у эукариотического паразита, контролирующий расширенный фенотип у гусениц.
- Манипуляция пищевым поведением хозяина — новый, ранее не предполагавшийся тип расширенного фенотипа, контролируемого грибным паразитом.
- Полученные данные могут помочь в экономически эффективном использовании тутового шелкопряда для массового производства этого высокоценного гриба.