Ученые выяснили, как паразитическим грибам удается манипулировать поведением муравьев. Оказалось, грибы строят в теле муравья трехмерную сеть из гифов (грибных нитей), но при этом оставляют его мозг нетронутым.

Мышечное волокно муравья, оплетенное нитями паразитического гриба (с) Hughes Laboratory / Penn State.Об этом говорится в статье американских специалистов из Университета штата Пенсильвания, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Отношения гриба Ophiocordyceps unilateralis и муравьев-древоточцев Camponotus являют собой один из самых поразительных примеров того, как примитивный паразит может манипулировать поведением жертвы, которая значительно превосходит его по степени организации.

Гриб, заражая муравьев, заставляет их уходить из муравейника и прикрепляться челюстями к листьям растений недалеко от земли, где повышенная влажность благоприятствует развитию спор. После того, как муравей вцепляется в лист, из его головы вырастает плодовое тело гриба.

Авторы статьи решили выяснить, как грибу удается превратить муравья в послушную марионетку. Для этого они с помощью микротома делали микроскопические срезы через тело зараженного насекомого. Расстояние между плоскостью срезов составляло всего 50 нм.

Сфотографировав каждый срез, ученые создали трехмерную реконструкцию внутренних органов муравья. Оказалось, все они буквально оплетены гифами гриба - его клетки врастают в голову, грудь, брюшко и ноги муравья. Многие из грибных клеток связаны между собой, образуя общую сеть.

Мышечные волокна зараженного муравья также оплетены грибными нитями. Фактически, единственной частью тела муравья, свободной от них, остается его мозг.

«Обычно у животных поведение контролируется мозгом, который посылает сигналы к мышцам, но наши результаты показывают, что паразит манипулирует хозяином из периферии. Подобно тому, как кукловод дергает за ниточки конечности марионетки, так и гриб контролирует мышцы муравья, чтобы шевелить его ногами и челюстями», -- пояснил Дэвид Хаггс, соавтор статьи.

Палеонтологи обнаружили первое ископаемое свидетельство паразитирования «зомбирующего» гриба на муравьях. Оказалось, что грибы впервые овладели мозгом муравьев десятки миллионов лет назад.

Об этом говорится в статье американских и немецких ученых, опубликованной в журнале Biology Letters.

Одним из самых впечатляющих примеров паразитизма является ассоциация гриба Ophiocordyceps unilateralis и муравьев-древоточцев из рода Camponotus. Гриб, заражая этих насекомых, заставляет их уходить из муравейника и прикрепляться челюстями (мандибулами) к листьям растений недалеко от земли, где повышенная влажность благоприятствует развитию спор. После того, как муравей вцепляется в лист, из его головы вырастает плодовое тело гриба.

Авторы статьи, изучая образцы ископаемой флоры из карьера Мессель на юге Германии, обнаружили лист растения Byttnertiopsis daphnogenes (семейство Мальвовые) с характерными парными дырочками вдоль жилок. Именно такие следы в наши дни остаются от муравьев-зомби, когда они закрепляются на листьях. Из этого ученые сделали вывод, что уже в среднем эоцене, 48 миллионов лет назад (возраст отложений Месселя) грибы паразитировали на муравьях.

По словам исследователей, в Месселе не находили муравьев рода Camponotus, однако они известны из балтийского янтаря, который образовался примерно в то же время. Большое количество парных отверстий на листе говорит о значительной концентрации муравьев-зомби, что нередко наблюдается и в наши дни – так, в дождевых лесах Таиланда их плотность может достигать 26 особей на квадратный метр.

Источник: infox.ru

Биологи показали, как гриб управляет поведением муравья и «подбирает могилку» инфицированному насекомому. Теперь ученые озабочены поисками молекулярных механизмов и грибных генов, которые помогают муравьям умереть в нужном месте и в нужной позе.

Camponotus ligniperdaЗоологи, энтомологи (ученые – насекомоведы) и микологи (ученые – грибоведы) под руководством Дэвида Хьюджса (David P. Hughes) из Университета Пенсильвании(Penn State University) изучают муравьев-древоточцев — Camponotus.Тех самых трудолюбивых и относительно безвредных членистоногих, которые по крошечкам растаскивают заготовленную древесину и пни.

В принципе, команду Дэвида Хьюджса интересует не как живут, а как умирают членистоногие трудяги. Так, некоторые муравьи Camponotus leonardi погибают необычно: уцепившись «зубами» за жилки растения, с нижней стороны листа. Укусы от умерших муравьев ученые обнаружили даже на растительных остатках возрастом полсотни миллионов лет.

Гриб растет из муравья

«Гриб — кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis) —поражает нервную систему муравья, превращая трудолюбивого солдата в асоциального зомби: зараженное насекомое покидает колонию, спускается с дерева на землю и закрепляется на каком-нибудь листе, впиваясь жвалами (мандибулами) в жилку растения. Ухватившись жвалами за листок, муравей-зомби погибает. Через некоторое время из головы насекомого вырастает плодовое тело того самого гриба, споры которого превратили его в зомби», — пишет Дэвид Хьюджес в новой статье,посвященной предсмертным хождениям больных муравьев.

Ученые объясняют, что пока трупик насекомого висит вниз головой, на высоте около двадцати пяти сантиметров, проросший гриб созревает и начинает «трещать по швам»: споры рассыпаются на лесную подстилку и других муравьев. То есть болезнетворный гриб не просто прорастает в голове насекомых: мозговая плесень использует своего хозяина для развития и распространения. «Муравей, зависший над землей – идеальная среда для размножения и развития гриба, — поясняют ученые. – Здесь и влажность высокая (до 95%), и питательных веществ достаточно».

Мозги и мышцы заплесневели

В работе, результаты которой появились в статье «Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection», ученые исследовали предсмертное поведение и морфологические изменения инфицированных тайских муравьев. Ученые отмечают, что, как и было описано ранее, инфицированные муравьи отличаются «неординарным поведением»: они уходят туда, куда здоровые насекомые не суют свой нос – в лесную подстилку, поближе к зеленым частям растения, на которых они и умирают. Впрочем, одиночные здоровые муравьи тоже иногда забегают в лесную подстилку, но снова возвращаются в логово– в деревья, на высоту более 1,5 метров. Энтомологи отмечают, что такие «залетные муравьи» и страдают от Ophiocordyceps unilateralis, а те, что «сидят дома» не сталкиваются с инфекцией и не болеют.

Инфицированные членистоногие бродят по лесу в одиночку. Они спотыкаются, падают и, похоже, вообще идут туда, куда получится: «У муравьев начинаются мышечные судороги и они не могут совладать со своими конечностями», —объясняют авторы нового исследовании. Интересно и то, что приготовившиеся к смерти насекомые уходят от муравейника и начинают искать «могилу» в утренние часы: «Больные муравьи активны с 9.30 до 12.45, — конкретизируют ученые. – Они подчиняются солнечному ритму».

Ученые обращают внимание, что инфицированные муравьи не агрессивны и не проявляют интереса или воинствующего настроя к соперникам, осам и мухам. Впрочем, и на них хищники не заглядываются: «Даже пауки не охотятся на больных муравьев», — пишут исследователи.

Биологи изучили тела муравьев, готовых намертво вцепиться в зеленый лист. Оказалось, что к этому моменту нервная система, сосуды и мышцы муравья просто окутаны гифами гриба. Фактически, еще при жизни муравей плесневеет изнутри. Причем, Ophiocordyceps unilateralis не разрушает ткань: гифы оплетают внутренние органы, отдельные мышцы и сосуды. Таким способом гифы гриба нарушают связь органов с нервными окончаниями. На клеточном уровне гриб вызывает энергетический кризис клеток: в мышцах инфицированных муравьев снижается количество митохондрий.

Ученые объясняют, что все описанные морфологические и поведенческие изменения больного муравья – приспособление гриба, который «говорит», что и как нужно сделать, чтобы умереть в нужном месте и в нужной позе. Так, гриб «добивает» мышечные клетки в момент, когда муравей вцепился в лист. Получается, что насекомое не может жвалы раскрыть (мышцы ведь парализованы). Вот и висит бедняга несколько часов, пока не издохнет. Правда, ученые пока не могут объяснить, как муравей выбирает место своего предсмертного укуса; почему его тянет к зелени и утренней активности. «Мы попытаемся разобраться с механизмами,с помощью которых грибы манипулируют муравьями», — резюмируют авторы исследования, с интересными подробностями которого можно ознакомиться здесь.

Читайте о недавно открытых новых видов грибов кордицепсов.

Источник: Infox.ru