Een parasitaire schimmel waarvan bekend is dat hij de hersenen van mieren manipuleert, maakt van geen enkele oude gastheer slaafachtige “zombies”.

In plaats daarvan is het micro-organisme op de een of andere manier in staat om de hersenen van verschillende soorten mieren te herkennen, en geeft het zijn geest-controlerende chemische cocktail alleen vrij wanneer het zich in zijn favoriete gastheer bevindt, zo blijkt uit nieuw onderzoek.

“Gedragsmatig manipulatie is zo complex dat het alleen optreedt als er “een zeer nauwe co-evolutie is tussen pathogeen en gastheer”, zegt Charissa de Bekker, een moleculair bioloog aan de Pennsylvania State University en hoofdauteur van de nieuwe studie, gepubliceerd in augustus in het tijdschrift BMC Evolutionary. Biologie.

“De theorie is dat elke mierensoort zijn eigen schimmelsoort heeft waardoor hij geïnfecteerd raakt”, vertelde De Bekker aan WordsSideKick.com.

Zombies maken

Schimmels van het geslacht Ophiocordyceps – zogenaamde zombiemierzwammen – hebben mieren nodig om hun levenscyclus te voltooien. Wanneer een mier schimmelsporen tegenkomt tijdens het foerageren, infecteert de schimmel het insect en verspreidt hij zich snel door zijn hele lichaam.

Schimmelcellen in de kop van de mier geven chemicaliën vrij die het centrale zenuwstelsel van het insect kapen. De schimmel dwingt de mier om op de vegetatie te klimmen en zich vast te klemmen op een blad of takje voordat hij zijn ongelukkige drone doodt. Vervolgens groeit hij een sporen vrijmakende steel uit de achterkant van het hoofd van het slachtoffer om meer mieren op de grond beneden te infecteren.

De Bekker en haar collega’s vroegen zich af waarom verschillende Ophiocordycep-soorten alleen bepaalde mieren lijken te infecteren. ‘Er kunnen zoveel redenen zijn,’ zei ze. “Misschien hebben de mieren verschillende levenscycli. Of misschien komen ze de sporen nooit tegen.”

Om erachter te komen of Ophiocordyceps veel miersoorten kan zombificeren, concentreerden de onderzoekers zich op een schimmelsoort die bekend staat als Ophiocordyceps unilateralis sensu lato ( een tijdelijke aanduiding totdat het de juiste naam heeft. Ontdekt in 2009 door burgerwetenschapper Kim Fleming in South Carolina, maakt de schimmel zombiemieren van twee soorten timmermansmieren, Camponotus castaneus en Camponotus americanus.

Het team geïnjecteerd schimmelmateriaal (in een vloeibaar medium) in de twee miersoorten, evenals Camponotus pennsylvanicus en Formica dolosa, waarvan niet bekend is dat ze gastheren zijn voor de schimmel, ondanks dat ze in dezelfde gebieden leven als de andere mieren. Ze voerden ook controle-experimenten uit, waarbij mieren ofwel met rust werden gelaten of geïnjecteerd met een schimmelvrije vloeistof.

De schimmel doodde alle drie de Camponotus-soorten en trok zijn mind-control-truc alleen uit op deze twee bekende hosts, vonden de onderzoekers. (F. dolosa overleefde niet lang na een injectiebehandeling.)

Het blootleggen van hersenbeheersende chemicaliën

Vervolgens, de Bekker en haar collega’s wilden zien of de schimmel een specifieke reeks chemicaliën afscheidt waarmee hij het gedrag van C. castaneus en C. americanus kan manipuleren, maar niet van andere mieren.

“We namen de vier soorten mieren die we gebruikten voor de injectiestudie, ontleedden hun hersenen en hielden ze in leven door ze in een kweekmedium voor insectencellen te stoppen,” zei de Bekker. “We voegden de schimmel toe aan dit medium en lieten het reageren op de omgeving, en toen haalden we het medium eruit, dat alle moleculen bevatte die de schimmel produceerde. “

De medium van elke mier bevatte duizenden uni que chemicaliën, waarvan er vele onbekend waren. Met behulp van gegevens van controle-experimenten verwijderde het team chemicaliën die waarschijnlijk door de hersenen of de schimmel als reactie op het medium werden geproduceerd, waardoor honderden chemicaliën achterbleven die door de schimmel werden uitgescheiden als reactie op de mierenhersenen.

Interessant is dat de schimmel produceerde een andere chemische cocktail voor elke miersoort, wat suggereert dat het de hersenen van zijn doelgastheren “kent” en dienovereenkomstig reageert, zei de Bekker. De schimmel evolueerde niet samen met C. pennsylvanicus of F. dolosa, dus het is niet in staat om de juiste cocktail te produceren om ze te manipuleren.

Het team was in staat om twee verbindingen te identificeren, guanidinoboterzuur (GBA) en sfingosine, die waarschijnlijk betrokken zijn bij het zombificeren van de twee gastheren – deze twee verbindingen lijken ook een rol te spelen bij sommige neurologische aandoeningen, merken de onderzoekers op. Ze hebben ook veel andere kandidaat-verbindingen gevonden, maar kunnen ze nog niet identificeren.

“Waarschijnlijk zal het hele mengsel van chemicaliën aanwezig zijn in de juiste hoeveelheden, die samenwerken om het gedrag van de mieren te manipuleren”, zei de Bekker.

Volg Joseph Castro op Twitter. Volg ons @livescience, Facebook & Google+. Origineel artikel over WordsSideKick.com.