Паразит превратил рабочих муравьев в “королев” и продлил им жизнь
Немецкие биологи выяснили, что ленточный червь способен буквально перепрограммировать организм рабочих муравьев. После заражения они начинают жить в несколько раз дольше обычного, становятся менее активными, а некоторые процессы в их организме начинают напоминать те, что характерны для королев муравьиной колонии.
Исследование показало, что паразит не просто вызывает болезнь, а тонко вмешивается в работу генов хозяина, изменяя обмен веществ, иммунную систему и механизмы старения. Полученные результаты помогают понять, как паразиты способны управлять поведением и физиологией своих хозяев.
Подробности
Объектом исследования стали муравьи Temnothorax nylanderi, которых в природе заражает ленточный червь Anomotaenia brevis. Жизненный цикл паразита необычен: муравьи служат для него промежуточными хозяевами, а окончательно он развивается уже в организме дятлов.
Ученые из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце сравнили три группы насекомых: здоровых рабочих муравьев, зараженных рабочих и королев.
Для этого исследователи изучили активность генов в двух важных тканях — мозге и так называемом жировом теле. Это особая ткань в брюшке насекомых, которая выполняет функции, схожие с печенью и жировой тканью позвоночных, участвуя в обмене веществ, иммунной защите и накоплении питательных веществ.
Оказалось, что именно в жировом теле происходят самые разительные изменения. Активность множества генов у зараженных рабочих стала удивительно похожей на ту, что наблюдается у королев.
Изменения затронули гены, связанные с обменом веществ, иммунной системой, устойчивостью к стрессу и процессами старения.
Это помогает объяснить необычный феномен, который ученые наблюдали и раньше. В то время как обычные рабочие муравьи этого вида живут около одного-двух лет, королевы могут доживать до 20 лет. Зараженные паразитом рабочие демонстрируют выживаемость, значительно приближающуюся к показателям королев.
Совсем иначе выглядел мозг зараженных муравьев. Здесь ученые обнаружили снижение активности многих нейропептидов — сигнальных молекул, регулирующих поведение, питание и социальную активность. Вероятно, именно поэтому зараженные рабочие становятся менее подвижными и реже выполняют обычные обязанности в колонии.
Исследователи также проверили популярную гипотезу о том, что паразит может вырабатывать собственные молекулы, имитирующие сигналы организма муравья. Однако доказательств этому найдено не было.
Вместо этого данные показывают, что ленточный червь действует иначе — вмешивается в собственные регуляторные сети хозяина, заставляя его организм самостоятельно переключиться на новый режим работы.
По мнению авторов исследования, такое состояние выгодно паразиту. Чем дольше живет зараженный муравей и чем меньше он рискует погибнуть во время работы вне гнезда, тем выше вероятность, что его съест дятел — окончательный хозяин ленточного червя.
Почему это важно
Работа показывает, насколько тонко паразиты способны управлять организмом своих хозяев. Вместо того чтобы просто вызывать болезнь, они могут использовать уже существующие биологические программы, изменяя продолжительность жизни, обмен веществ и поведение.
Авторы считают, что система «муравей — ленточный червь» может стать удобной моделью для изучения механизмов старения, регуляции генов и взаимодействия паразитов с организмом хозяина. При этом результаты относятся только к данному виду насекомых и не означают, что аналогичные механизмы существуют у человека.
Источник
Исследование опубликовано в журнале BMC Genomics.
Название: Cestode infection is linked to transcriptional shifts in neuropeptide signalling and caste-specific ageing pathways in a social insect.