Почему «зомби-слизни» могут решить проблемы садоводов

Слизни и улитки — бич почти для каждого огородника и фермера. Слизни, в частности, обладают ненасытным аппетитом и неустанно поедают стебли, листья и побеги. Неудивительно, что садоводы ищут любые средства для контроля этого вредителя. К сожалению, самый распространённый метод — гранулы с ядом — может оказывать ужасное воздействие на другую дикую природу. Одной из альтернатив является паразит Phasmarhabditis hermaphrodita — нематода, которая естественным образом убивает слизней и улиток.

До недавнего времени мы мало понимали, почему этот паразит так эффективен. Наше недавнее исследование, опубликованное в Behavioural Processes, показывает, что после заражения слизня P. hermaphrodita берёт под контроль его поведение, фактически превращая его в зомби. Изучая, как этот паразит контролирует поведение слизня, мы можем лучше понять молекулярные тонкости контроля над разумом и даже то, как управлять поведением слизней массово.

Проблема контроля и органическая альтернатива

Слизней notably очень сложно контролировать, потому что они могут глубоко зарываться в почву и производить огромное количество потомства. Методы контроля, основанные на гранулах, легко смываются и высокотоксичны для многих других видов дикой природы. Десятилетиями эти гранулы содержали метиокарб и метальдегид, оба вредных для окружающей среды. Метиокарб теперь запрещён, а использование метальдегида вблизи водоёмов строго регулируется.

Паразит P. hermaphrodita, с другой стороны, является органической и эффективной альтернативой. При внесении в почву нематоды будут охотиться, заражать и убивать любых обнаруженных слизней в течение 21 дня. Затем они размножаются на трупе и отправляются на поиски ускользнувших слизней. Существует 108 видов нематод, заражающих слизней и улиток. Но в отличие от других, P. hermaphrodita высокоспецифичен и не поражает других беспозвоночных, таких как насекомые или дождевые черви.

Механизм контроля: превращение в зомби

Наше исследование показало, что P. hermaphrodita обладает замечательной способностью контролировать поведение слизней. Обычно, чувствуя присутствие паразитических червей, слизни ощущают опасность и уползают, опасаясь смертельного заражения. Но уже заражённые слизни, похоже, притягиваются к местам, где присутствует паразит, и остаются в зоне риска дальнейшего заражения.

Направляя слизней к большему количеству паразитов, P. hermaphrodita ведёт их к гибели, после чего нематоды могут пировать на тушке и размножаться. Мы ранее показали, что несколько видов слизней избегают P. hermaphrodita, но были очень удивлены, обнаружив, что другие виды, будучи заражёнными, притягиваются к нематодам. Это поведение вызывалось именно P. hermaphrodita, но не другими нематодами.

Всё дело в серотонине

Чтобы понять, как именно нематоды контролируют поведение слизня, мы начали эксперимент с препаратами, в ходе которого скармливали незаражённым слизням антидепрессант флуоксетин (Прозак). Флуоксетин повышает уровень серотонина — химического сигнала или «нейромедиатора», регулирующего настроение у многих животных. Удивительно, но эти «подготовленные» слизни притягивались к почве, заражённой нематодами, так же, как и слизни, заражённые паразитом.

Мы также обнаружили, что заражённые нематодами слизни, которым давали ципрогептадин (блокатор серотонина), больше не притягивались к нематодам. Всё это говорит о том, что P. hermaphrodita манипулирует серотониновой сигнализацией в мозге слизня, чтобы изменить его поведение.

Контекст и перспективы

P. hermaphrodita не одинок в таком поведении; многие паразиты эволюционировали, чтобы контролировать разум и поведение своих хозяев. Простейшие, такие как Toxoplasma gondii, лишают заражённых крыс страха перед кошками. Грибок Ophiocordyceps spp. захватывает муравьёв и заставляет их забираться на деревья, чтобы гриб мог лучше распространять споры. Трематоды — мастера манипуляций, способные контролировать поведение ряда организмов.

В то время как наши данные подтверждают, что P. hermaphrodita контролирует хозяев, влияя на нейромедиаторы, такие как серотонин, T. gondii вмешивается в выработку другого нейромедиатора, дофамина, чтобы изменить поведение крыс. Известно также, что введение серотонина в мозг ракообразных может имитировать поведенческие изменения, вызванные паразитами-акантоцефалами. А паразит Euhaplorchis изменяет баланс серотонина и дофамина у рыбки киллифиш, заставляя её привлекать внимание питающихся птиц, так как только в кишечнике птицы паразит может отложить яйца.

Наши результаты показывают, что, изменяя уровень серотонина у здоровых слизней, мы можем воспроизвести поведенческие изменения, вызванные заражением P. hermaphrodita. Аналогично мы можем обратить вспять поведенческие изменения у заражённых слизней, чтобы они вели себя как незаражённые особи.

Дальнейшее исследование может привести к лучшему пониманию молекулярных тонкостей контроля над разумом не только этих нематод, но и других паразитов. В конечном счёте, эти знания можно использовать для влияния и направления поведения заражённых слизней. Мы могли бы заставить их массово перемещаться в выбранные нами области, манипулируя их уровнем серотонина, и таким образом устранить их угрозу и аппетит.