Kaspinuotis paverčia skruzdėles karališkėmis ir ilgaamžėmis

Įsivaizduokite skruzdėlę, kuri nustoja dirbti, pabąla, gyvena daug ilgiau už savo lizdo draugus ir sulaukia karališko elgesio iš kolonijos. Skamba kaip mokslinė fantastika. Taip nėra. Mažas kaspinuotis užvaldo tiek Temnothorax nylanderi skruzdėlės kūną, tiek jos socialinį gyvenimą, paverdamas paprastas darbininkes karališkomis šeimininkėmis, pertvarkydamas fiziologiją ir elgesį, kad užbaigtų savo parazitinį gyvenimo ciklą.

Posūkis kolonijoje: gyvenimas, spalva ir chemija pasikeitė

Įvykiai prasideda dar ateities darbininkės pusryčiais. Skruzdėlių lervos, maitinamos genio išmatomis, suėda kaspinuočio Anomotaenia brevis kiaušinius. Parazitas tada vystosi skruzdėlės viduje. Užkrėstos darbininkės tampa akivaizdžiai kitokios. Jų tamsiai ruda kutikula išblunka iki blyškios geltonos. Jos išlieka mažesnės kūno dydžiu. Visgi jos skleidžia išskirtinį cheminį profilį. Feromonai, kuriuos išskiria užkrėstos individo, imituoja signalus, susijusius su karalienėmis, ir kitos darbininkės reaguoja taip, lyg jos turėtų reprodukcinį statusą.

Joms atnešamas maistas. Jas valgo ir saugo. Jas perkelia ten, kur to reikia kolonijai. Užkrėsta skruzdėlė priima pokytį. Ji atsisako įprastų užduočių, retai išeina iš lizdo ir mėgaujasi ženkliai ilgesne gyvenimo trukme, kuri gali būti daug kartų didesnė nei neužkrėstų darbininkių. Tuo tarpu įprastos darbininkės toliau aprūpina ir giną koloniją, iš esmės vykdydamos parazito planą.

Kodėl parazitas paverčia darbininkę lepintine iškrypusia? Atsakymas slypi perdavime. Kai genys puola lizdą, sveikos darbininkės pabėga, o užkrėsta, letargiška skruzdėlė lieka ir labiau tikėtina, kad bus suėsta. Patekus į paukščio skrandį, kaspinuotis pasiekia žarnyną, subręsta ir pradeda gaminti kiaušinius, kurie išeina su paukščio išmatomis. Tos išmatos, perdirbamos skruzdėlių lervų, vėl atnaujina ciklą. Parazito manipuliacija yra tiksli ekologinė strategija pereiti nuo vabzdžio prie paukščio ir atgal.

Genai, riebalinis audinys ir padalintas smegenų veikimas

Naujas genetikos tyrimas, paskelbtas BMC Genomics, pasinaudojo Johannes Gutenberg universiteto Mainco ir Zhejiang universiteto mokslininkų mėginiais, kad ištirtų, kiek giliai šis užvaldymas vyksta. Komanda palygino genų raišką dviejuose svarbiuose audiniuose: užkrėstų darbininkių, neužkrėstų darbininkių ir karalienių riebaliniame audinyje bei smegenyse. Vabzdžių riebalinis audinys funkcionuoja panašiai kaip kepenys ir imuninė sistema kartu; jis kontroliuoja metabolizmą, detoksikaciją ir imuninį atsaką.

Rezultatai nustebino tyrėjus. Užkrėstų darbininkių riebalinio audinio genų raiškos modeliai glaudžiai sutampa su natūralių karalienių modeliais. Šešėliai, susiję su metabolizmu, imuninėmis funkcijomis, streso atsaku ir senėjimu, buvo pakeisti ta pačia kryptimi kaip karalienių atveju. Šis molekulinis poslinkis padeda paaiškinti ilgą gyvenimo trukmę ir pakeistus cheminius signalus, kurie apgauna lizdo drauges, skatinant jas suteikti karališką priežiūrą.

Tačiau smegenys pasako kitą istoriją. Užkrėstose skruzdėlėse daug signalinių molekulių ir jų receptoriai buvo nuslopinti neuroniniame audinyje. Tokie pakitimai tikėtina sumažina motyvaciją ir su užduotimis susijusį elgesį, sukeldami darbininkių lojalumo praradimą ir pasyvų, atvirą elgesį, dėl kurio užkrėstos skruzdėlės tampa labiau pažeidžiamos plėšrūnams. Trumpai tariant, parazitas, atrodo, pertvarko periferinę fiziologiją link karalieniško stato ir tuo pat metu slopina neuroninius tinklus, kurie skatina darbą.

Kodėl tai svarbu

Ši sistema yra ryškus pavyzdys, kaip parazitas gali manipuliuoti šeimininko biologija daugelyje lygių, kad pagerintų savo perdavimą. Tai kelia iššūkį paprastiems parazitizmo apibrėžimams kaip tik žalingumo; čia manipuliacija yra tikslinga ir adaptuota parazito naudai. Mokslininkams atvejis suteikia langą į senėjimą, socialinį signalizavimą ir molekulinį kastos skirtumų valdymą socialiniuose vabzdžiuose. Ar šių mechanizmų tyrimas gali atskleisti naujų įžvalgų apie ilgaamžiškumą ar imuninio atsiskaitymo kompromisus? Galbūt, nors praktinės taikomosios galimybės išlieka spekuliatyvios.

Išvada

Anomotaenia brevis ir Temnothorax nylanderi sąveika aiškiai primena, kad elgesys, fiziologija ir ekologija yra glaudžiai susipynę. Mikroskopinis parazitas gali pakeisti visos kolonijos pusiausvyrą, keisdamas genų raišką keliuose audiniuose. Rezultatas yra darbininkė, kuri atrodo ir yra traktuojama kaip karalienė, tačiau egzistuoja pagrindine parazito išskirtinio gyvenimo ciklo užbaigimo tikslais.