Pasożytniczy grzyb, o którym wiadomo, że manipuluje mózgami mrówek, nie czyni niewolniczych „zombie” z żadnego starego gospodarza.

Zamiast tego, mikroorganizm w jakiś sposób jest w stanie rozpoznawać mózgi różnych gatunków mrówek i uwalnia kontrolujący umysł koktajl chemiczny tylko wtedy, gdy znajduje się w swoim preferowanym żywicielu, jak pokazują nowe badania.

„Behawioralne manipulacja jest tak złożona, że zachodzi tylko wtedy, gdy „zachodzi bardzo ścisła koewolucja między patogenem a żywicielem” – powiedziała Charissa de Bekker, biolog molekularny z Pennsylvania State University i główny autor nowego badania, opublikowanego w sierpniu w czasopiśmie BMC Evolutionary Biologia.

„Teoria mówi, że każdy gatunek mrówek ma swój własny gatunek grzybów, którymi się zaraża” – powiedział de Bekker w rozmowie z Live Science.

Tworzenie zombie

Grzyby z rodzaju Ophiocordyceps – tak zwane grzyby mrówek zombie – potrzebują mrówek, aby zakończyć swój cykl życiowy. Kiedy mrówka napotyka zarodniki grzybów podczas żerowania, grzyb infekuje owada i szybko rozprzestrzenia się po całym jego ciele.

Komórki grzybów w głowie mrówki uwalniają chemikalia, które przejmują centralny układ nerwowy owada. Grzyb zmusza mrówkę do wspinania się na roślinność i zaciskania na liściu lub gałązce, zanim zabije jej nieszczęsnego drona. Następnie rośnie łodyga uwalniająca zarodniki z tyłu głowy ofiary, aby zarazić więcej mrówek na ziemi poniżej.

De Bekker i jej współpracownicy zastanawiali się, dlaczego różne gatunki Ophiocordyceps wydają się zarażać tylko niektóre mrówki. „Może to być z wielu powodów” – powiedziała. „Być może mrówki mają różne cykle życiowe. A może nigdy nie napotkają zarodników”.

Aby dowiedzieć się, czy Ophiocordyceps może powodować zombie wiele gatunków mrówek, naukowcy skupili się na gatunku grzybów znanym jako Ophiocordyceps unilateralis sensu lato ( tymczasowe oznaczenie, dopóki nie zostanie prawidłowo nazwane). Odkryty w 2009 roku przez naukowca Kim Fleming w Południowej Karolinie, grzyb ten tworzy mrówki zombie z dwóch gatunków mrówek stolarskich, Camponotus castaneus i Camponotus americanus.

Zespół wstrzyknięto materiał grzybowy (w płynnej pożywce) dwóm gatunkom mrówek, jak również Camponotus pennsylvanicus i Formica dolosa, które nie są żywicielami grzyba, mimo że żyją na tych samych obszarach, co inne mrówki. Przeprowadzili także eksperymenty kontrolne, w których mrówki pozostawiano same lub wstrzyknięto im płyn niezawierający grzybów.

Grzyb zabił wszystkie trzy gatunki Camponotus, wykorzystując sztuczkę kontroli umysłu tylko na tych dwóch znanych gospodarze, stwierdzili naukowcy. (F. Dolosa nie przeżył długo po jakimkolwiek zastrzyku.)

Odkrywanie chemikaliów kontrolujących umysł

Następnie, de Bekker i jej koledzy chcieli sprawdzić, czy grzyb wydziela określony zestaw chemikaliów, który pozwala mu manipulować zachowaniem C. castaneus i C. americanus, ale nie innych mrówek.

„Wzięliśmy cztery gatunki mrówek, których użyliśmy do badania iniekcji, wypreparowaliśmy ich mózgi i utrzymaliśmy je przy życiu, umieszczając je w pożywce do hodowli komórek owadów” – powiedział de Bekker. „Dodaliśmy grzyby do to podłoże i pozwoliliśmy mu zareagować na środowisko, a następnie wyodrębniliśmy podłoże, które zawierało wszystkie cząsteczki wyprodukowane przez grzyba. ”

pożywka z każdej mrówki zawierała tysiące jednostek que chemikalia, z których wiele było nieznanych. Korzystając z danych z eksperymentów kontrolnych, zespół wyeliminował substancje chemiczne prawdopodobnie wytwarzane przez mózg lub grzyby w odpowiedzi na podłoże, pozostawiając setki substancji chemicznych wydzielanych przez grzyby w odpowiedzi na mózg mrówek.

Co ciekawe, fungus wyprodukował inny koktajl chemiczny dla każdego gatunku mrówek, co sugeruje, że „zna” mózgi swoich docelowych żywicieli i odpowiednio reaguje, powiedział de Bekker. Grzyb nie ewoluował razem z C. pennsylvanicus ani F. dolosa, więc nie jest w stanie wyprodukować odpowiedniego koktajlu do manipulowania nimi.

Zespół był w stanie zidentyfikować dwa związki, kwas guanidynomasłowy (GBA) i sfingozyny, które prawdopodobnie biorą udział w zombie u swoich dwóch gospodarzy – te dwa związki wydają się również odgrywać rolę w niektórych zaburzeniach neurologicznych, zauważają naukowcy. Znaleźli również wiele innych potencjalnych związków, ale nie są jeszcze w stanie ich zidentyfikować.

„Prawdopodobnie będzie cała mieszanka chemikaliów, które muszą być obecne w odpowiednich ilościach, współpracując ze sobą, aby manipulować” zachowaniami mrówek ”- powiedział de Bekker.

>

Najnowsze wiadomości