Как скрытные патогены прячутся от муравьёв, снижая свои природные сигналы

Патогены — организмы, вызывающие болезни. В результате естественного отбора у них развиваются механизмы уклонения, чтобы перехитрить иммунную систему хозяина. Один из способов поддержать иммунитет — медицинское вмешательство, но оно может привести к нежелательной адаптации патогенов, как в случае с устойчивыми к антибиотикам бактериями.

Другая стратегия — социальное вмешательство. Некоторые социальные группы, например муравьи, пытаются бороться с инфекцией с помощью "социального иммунитета" — коллективных мер гигиены и заботы о здоровье, чтобы избежать распространения болезни в сообществе. Способны ли патогены реагировать на такое групповое поведение и как именно, до сих пор было неизвестно.

Новое исследование профессора Сильвии Кремер и её команды из Института науки и технологий Австрии (ISTA) показывает необычные эффекты такого взаимодействия хозяина и паразита. Вместе с химическими экологами из Вюрцбургского университета (Германия) учёные детально изучили, как патогенные грибы реагируют на социальный уход со стороны муравьёв-хозяев во время заражения. Результаты показывают, что грибы снижают свои химические сигналы обнаружения, чтобы обойти социальный иммунитет. Исследование опубликовано в Nature Ecology & Evolution.

Больше спор, но меньше груминга

"Грибы заражают муравьёв с поверхности тела и прорастают внутрь, но сородичи вычищают множество спор ещё до того, как те вызовут внутреннюю инфекцию", — объясняет Барбара Милутинович, один из ведущих авторов.

Учёные провели эксперимент, в котором аргентинских муравьёв (Linepithema humile) заражали патогенными грибами Metarhizium либо в отсутствие, либо в присутствии сородичей, способных ухаживать. "Мы обнаружили, что грибы фундаментально изменились в ответ на заботу рабочих муравьёв", — отмечает Милутинович. За десять циклов заражения грибы, которые сталкивались с грумингом со стороны сородичей, увеличили производство спор по сравнению с грибами, находившимися только с отдельными муравьями.

"Производство большего количества спор поможет грибу противостоять их удалению помогающими сородичами. Однако мы были удивлены, увидев, что муравьи проявляли меньше груминга против этих спор", — добавляет Сильвия Кремер. "Это говорит о том, что споры стали труднее обнаружить для муравьёв".

Грибы теряют свой типичный химический профиль

Чтобы выяснить, почему рабочим муравьям было трудно обнаруживать грибы, учёные объединились с химическим экологом. Профессор Томас Шмитт поясняет: "Грибы, адаптировавшиеся к социальным хозяевам, воспринимались слабее из-за сильного снижения содержания грибоспецифического соединения — эргостерола".

Эргостерол — важный мембранный компонент, присутствующий у всех грибов. Предъявляя муравьям чистый грибной эргостерол или его слегка отличающийся негрибной аналог (позвоночный), исследователи показали, что только грибное соединение вызывает интенсивный груминг. Милутинович говорит: "Это демонстрирует, что грибковые патогены реагируют на присутствие заботливых муравьёв, снижая свои характерные грибковые сигналы. Их больше не распознают как угрозу болезни, и они могут избежать социального иммунитета колонии".

Результаты подчёркивают влияние, которое социальные хозяева оказывают на своих патогенов через групповое поведение. "Поразительно, как коллективные гигиенические меры запускают стратегии уклонения у патогена. Было бы интересно посмотреть, как колония муравьёв отреагирует в ответ. Возможно, они станут более чувствительными к обнаружению всё более слабых грибковых сигналов", — заключает Кремер.