Похищенные гены позволяют паразитам управлять поведением хозяев

Исследование под руководством Таппеи Мисины из Центра динамических исследований биосистем RIKEN (BDR) показало, что паразиты манипулируют своими хозяевами с помощью генов, которые они, вероятно, получили в результате горизонтального переноса генов. Работа опубликована в Current Biology 19 октября.

Волосатики демонстрируют один из самых изощрённых примеров такого контроля. Родившись в воде, они используют водных насекомых (например, подёнок), чтобы добраться до суши, где их поедают наземные насекомые, такие как сверчки или богомолы. Созревший червь заставляет хозяина прыгнуть в воду, чтобы завершить свой жизненный цикл и размножиться.

Предполагалось, что волосатики «взламывают» биологические пути хозяев, повышая их движение к свету (и воде), с помощью молекул, имитирующих молекулы их нервной системы. Однако происхождение этой молекулярной мимикрии оставалось загадкой.

Чтобы это выяснить, учёные проанализировали экспрессию генов у червей Chordodes до, во время и после манипуляции богомолом.

Ключевые находки:

• У червей выявлено более 3000 генов с повышенной и 1500 генов со сниженной экспрессией в период манипуляции.
• Экспрессия генов в мозге заражённых богомолов не отличалась от таковой у здоровых особей.
• Это указывает, что волосатики сами производят белки для управления нервной системой хозяина.

Поиск в белковых базах данных показал удивительное сходство многих «манипулятивных» генов волосатиков с генами богомолов. Это говорит о том, что они были получены путём горизонтального переноса генов — процесса, при котором гены передаются между организмами не через размножение.

Доказательства горизонтального переноса:

• Более 1400 генов Chordodes совпали с генами богомолов.
• Эти гены отсутствовали или сильно отличались у видов волосатиков, которые не используют богомолов в качестве хозяев.

Авторы пришли к выводу, что множество генов мимикрии, вероятно, являются результатом множественных актов горизонтального переноса от различных видов богомолов в ходе эволюции волосатиков. Эти гены, связанные с нейромодуляцией, привлечением к свету и циркадными ритмами, по-видимому, и играют роль в контроле над хозяином.

Горизонтальный перенос генов — основной механизм развития устойчивости бактерий к антибиотикам. Мисина считает, что волосатики могут стать хорошей моделью для изучения этого явления и у многоклеточных организмов, что поможет понять механизмы переноса и эволюционную адаптацию.