Сама идея существования гриба-паразита, превращающего муравьёв в зомби и полностью контролирующего их поведение, звучит как описание блокбастера в жанре научной фантастики.
Но это происходит на самом деле, и новые исследования учёных проливают свет на это жуткое явление.
Что же удалось узнать?
Паразит контролирует поведение муравьёв через его мышцы, не заражая и не затрагивая сам мозг. Такое явление исследователи назвали «кукловод, дергающий за ниточки марионетки».
Предыдущие исследования показали, что паразит-зомби, попадая внутрь, контролирует поведение плотников-муравьев. Он заставляет зараженного муравья переходить и закрепляться в нижней части листьев или веток растения, где муравей умирает. Теперь пришла очередь гриба плодиться и размножаться.
Гриб растет в трупе муравья и, достигнув «половозрелости» выпускает стебель, выступающий из головы муравья. С помощью этого отростка гриб выводит и рассыпает инфекционные споры на землю и на нижнюю часть растения, где они начинают заражать других муравьев.
До недавнего времени такой механизм приспособления не был известен биологам. Исследователи из Университета штата Пенсильвания предполагают, что гриб-зомби-мурад своими спорами окружает муравья и проникает в мышечные волокна по всему его телу. После этого он может полностью контролировать поведение хозяина.
Г-жа Маридель Фредериксен, ведущий автор исследования, сказала: «Чтобы лучше понять, как такие микробные паразиты контролируют поведение животных, мы наблюдали взаимодействие на уровне клеток между паразитом и его хозяином-муравьём в решающий момент жизненного цикла паразита — когда управляемый хозяин прикрепляется мандибулами и фиксирует своё тело на растении.
Грибок, как известно, выделяет тканеспецифические метаболиты и вызывает изменения в экспрессии гена хозяина, а также атрофию в мышцах нижней челюсти хозяина-муравья.
Измененное поведение хозяина — это расширенный фенотип генов микробного паразита, выражающийся через тело хозяина. Пока неизвестно, как грибок координирует эти эффекты, чтобы манипулировать поведением хозяина».
Чтобы понять это, исследователи заразили муравьев паразитом. Затем команда создала 3D-визуализацию (на фото), чтобы понять, как грибы перемещаются внутри муравьев.
Используя алгоритмы обучения Искусственного Интеллекта и машинного обучения, исследователи проанализировали изображения и обнаружили, что клетки-паразиты распространялись практически по всем областям тела муравьев, включая голову, грудную клетку, живот и ноги.
Поражает то, что все клетки грибка-паразита образуют разумную сеть. Они связаны между собой и контролируют поведение зараженного муравья коллективно.
Д-р Дэвид Хьюз, старший автор исследования, говорит: «Мы обнаружили, что высокий процент клеток в хозяине был грибковыми клетками. По сути, эти муравьи-марионетки стали грибом в оболочке муравья».
Паразит контролирует поведение муравья-зомби, заняв большую часть его тела, но никаких грибковых клеток в мозге исследователи не обнаружили.
Д-р Хьюз добавил: «Обычно у животных поведение контролируется мозгом, передающим сигналы мышцам, но наши результаты показывают, что паразит контролирует поведение хозяина по периферии. Он, как кукловод тянет нити, заставляя марионетку совершать движения. Грибок контролирует мышцы муравья и таким образом манипулирует ногами хозяина и мандибулами».
По мере того, как гриб растет в трупах муравьев, он выращивает стебель, который выступает из головы муравья и выводит инфекционные споры на землю, где они могут заражать других муравьев. Исследователи не уверены, что гриб не заражает мозг.
«Мы выдвигаем гипотезу, что гриб сохраняет мозг, чтобы хозяин мог выжить до тех пор, пока не выполнит свое окончательное действие – прикусит мандибулами лист и прочно зафиксирует своё положение. Это критический момент для возможности размножения грибов» — говорит д-р Хьюз. «Но нам нужно провести дополнительные исследования, чтобы определить роль мозга и, как осуществлять контроль над грибками».
Правда и мифы об антигравитации