научная статья по теме КАК ПАРАЗИТЫ МАНИПУЛИРУЮТ СВОИМИ ХОЗЯЕВАМИ Физика

Текст научной статьи на тему «КАК ПАРАЗИТЫ МАНИПУЛИРУЮТ СВОИМИ ХОЗЯЕВАМИ»

Как паразиты манипулируют своими хозяевами

Б.А.Борисов, Ю.Т.Дьяков

Биологи, изучающие паразитов из самых разных таксономических групп, давно подмечали, что паразиты порой обладают некой «расчетливой разумностью» — способностью управлять поведением хозяев в своих интересах. Подобные любопытные наблюдения из жизни насекомых можно найти в книге нашего замечательного естествоиспытателя, энтомолога и писателя П.И.Мариковского [1]. Однако долгое время публикуемые такого рода факты были разрозненными и приводились с известной осторожностью. Толчок к исследованиям в этом направлении, несомненно, дала книга английского этолога и эволюциониста Р.Докинза «Расширенный фенотип» (2011г., оригинал — 1982 г.). Автор этой книги пишет: «Случайно ли то, что, простудившись, мы чихаем или же это вирусы манипулируют нами, чтобы повысить свои шансы попасть в другого хозяина? Не усиливают ли какие-либо венерические заболевания половое влечение — хотя бы только за счет вызывания зуда, как экстракт шпанской мушки? Увеличивают ли поведенческие симптомы бешенства вероятность дальнейшей передачи вируса? "Когда собака заражается бешенством, ее характер быстро меняется. В первые день-два она часто становится более ласковой и склонна лизать людей, с которыми общается, а это опасно, так

© Борисов Б.А., Дьяков Ю.Т., 2014

Борис Александрович Борисов, научный сотрудник Центра паразитологии Института проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН, научный консультант-микробиолог фирмы «Агробиотех-нология». Область научных интересов: микробиологическая защита растений от вредителей и болезней, искусственное культивирование грибов-паразитов беспозвоночных и грибов-антагонистов.

Юрий Таричанович Дьяков, доктор биологических наук, профессор международного биотехнологического центра МГУ им. М.ВЛомоносова, вице-президент Национальной академии микологии и Регионального общества фитопатологов. Занимается вопросами микологии, фитопатологии и иммунитета растений. Автор и соавтор 13 книг и более 300 научных статей.

как у нее в слюне уже содержится вирус. Вскоре в ней нарастает беспокойство, и она блуждает далеко от дома, готовая укусить каждого, кто попадается ей на пути" (Британская энциклопедия, 1977). Вирус бешенства делает злыми и кусачими даже нехищных животных; зафиксированы случаи заражения людей через укусы обычно безобидных крыланов. Очевидно, что укусы хорошо способствуют передаче содержащегося в слюне вируса, но помимо этого его эффективному распространению могло бы превосходно содействовать и "беспокойное блуждание" (Hamilton, May, 1977). <...> Все, что мне требуется, это установить, что в некоторых случаях симптомы хозяина справедливо можно рассматривать как приспособление паразита. <...> Если поведение или физиология хозяина — это адаптация паразита, то у паразита должны быть. "гены модификации хозяина", а происходящие с хозяином изменения являются, следовательно, частью фе-нотипической экспрессии этих генов паразита» [2, с.372, 373].

Эти, по выражению Докинза, «забавные примеры» и осторожные попытки их интерпретации вызвали серьезный интерес со стороны исследователей, изучающих взаимодействия паразитов со своими хозяевами и переносчиками. Сегодня по этим вопросам накоплен большой экспериментальный материал, проведено несколько международных симпозиумов, написаны обзорные статьи и даже книги [3]. В переведенной на русский язык книге известного американского научного журналиста К.Циммера «Паразит: тайный мир» отдельная глава посвящена манипуляциям, с помощью которых эти самые опасные существа на Земле управляют поведением своих хозяев. Надеемся, что такие «забавные примеры» манипуляции будут интересны и для читателей журнала «Природа».

Паразиты — простейшие, хозяева и переносчики — животные

Многие простейшие вызывают различные заболевания позвоночных животных — млекопитающих, птиц и рыб. От зараженных животных опасные паразиты чаще всего попадают к здоровым через насекомых-кровососов, в теле которых происходят циркуляция, размножение и зачастую прохождение отдельных стадий жизненного цикла простейших. Паразит при манипуляции поведением переносчика вызывает ухудшение условий его питания. В результате увеличивается частота пищевых контактов переносчика и усиливается передача паразита, но проявляется это только по достижению инфекционной фазы у паразита [4].

Малярийный плазмодий — комар — млекопитающие. Возбудитель малярии относится к простейшим из группы Alveolata — одноклеточным с апикальным комплексом, который служит для проникновения в клетки хозяина. В теле переносчиков (комаров, которые в данном случае служат и основным хозяином паразита) клетки паразита размножаются в желудочно-кишечном тракте, а затем переходят в слюнные железы, после чего комары получают возможность распространять возбудителя. Самки комаров многократно погружают стилет в ткань и заражают хозяев. Содержащийся в слюне кровососов кальций-зависимый мембранный фермент разрушает аденозинтри-фосфат, необходимый для лечения ранки: тем самым обеспечивается более легкий приток крови и длительность питания. У зараженных комаров активность фермента ниже, чем у здоровых, поэтому ранки от их укусов затягиваются втрое быстрее. Это вызывает необходимость частых «укусов» и, следовательно, заражений. Человек, в организме которого осуществляется бесполое размножение паразитов, служит промежуточным хозяином.

Трипаносома — муха цеце — млекопитающие. Сонная болезнь, или африканский трипано-

сомоз, вызывается простейшим Trypanosoma brucei. Основной хозяин паразита — человек или жвачные животные (антилопы, зебры), а переносчик — муха цеце. Существует три подвида возбудителя: T. brucei brucei заражает животных, T.b.rhodesiense вызывает родезийскую (восточно-африканскую, распространенную в саванне) сонную болезнь людей, а T.b.gambiense — гамбийскую (западноафриканскую), заражение которой происходит около водоемов. После того, как в Африке большие участки саванн превратили в пастбища для европейского скота, трипаносома стала вызывать тяжелые заболевания у сельскохозяйственных животных. По словам известного исследователя африканской фауны Б.Гржимека, муха цеце — последняя линия обороны саванн и их населения от экспансии животноводческих ферм.

Трипаносомы размножаются в среднем кишечнике кровососа, затем попадают в слюнные железы, где образуется форма, способная вызывать инфекцию. При питании на животном муха выделяет в ранку слюнной фермент, препятствующий свертыванию крови, и вместе с ним вносит клетки паразита. По сравнению со здоровыми инфицированные мухи производят в три раза больше пробных уколов перед началом активного питания, они значительно более прожорливы и буквально наливаются кровью. Такие особенности способствуют активному распространению паразита. Манипуляция поведением переносчика обусловлена, видимо, воздействием на его генетический аппарат. При анализе белков, синтезирующихся в головах зараженных и здоровых мух, обнаружили различия в 24 белках, включая белки теплового шока, гликолитические ферменты, сигнальные молекулы, регуляторы транскрипции. Вследствие этих модификаций снижается активность фермента апиразы в слюнных железах, что приводит к увеличению числа погружений стилета в ткань позвоночного хозяина. Паразит влияет на поведение не только переносчика, но и зараженного хозяина, запах которого становится более привлекательным для мухи цеце, а более вялое больное животное снижает шансы гибели кровососа.

Лейшмания — песчаная муха — млекопитающие. Родственница трипаносомы, паразитическое простейшее лейшмания, поражает многие виды диких и домашних млекопитающих, а у людей она не только вызывает тяжелые кожные заболевания, но и может поражать внутренние органы. Вызванное лейшманией образование пробки в глотке песчаной мухи приводят к увеличению пробных уколов (рекордно — до 11). «Гипотеза блокировки» объясняется закупоркой желудочного клапана и замедлением тока крови в средний желудок. Клапан закрывается гелеобразной массой, продуцированной паразитом, которая состоит из филаментозного фосфоглюкана (лейшма-нии синтезируют его и in vitro), формирующего

трехмерную сеть [4]. При попытках глотания такие пробки давят на стенки желудка, и клетки паразита, находящиеся в начале пробки, попадают в ранку от укуса. Кроме того закупорка клапана препятствует возврату паразита в средний желудок с током крови.

Токсоплазма — грызуны — кошачьи. Про-тозойный паразит токсоплазма имеет сложный жизненный цикл. Основной его хозяин — кошка. При заражении цисты паразита сначала попадают в желудок животного, потом поражают эпителий тонкой кишки, где происходит половое размножение. Образовавшиеся в кишечнике ооцисты освобождаются с фекалиями, которые грызуны поедают вместе с травой. Съедая зараженных мышей, кошки заражаются сами, и в их теле завершается жизненный цикл паразита. Он манипулирует поведением грызунов, притупляя у них природное отвращение к запаху кошачьих. Клетки паразита могут поражать зону центральной нервной системы, ответственную за возникновение страха и локомоторное поведение. Более того, кошачий запах даже привлекает зараженных грызунов, которые становятся легкой добычей хищников. Видимо, изменение реакции на запах связано с тем, что у зараженных грызунов повышается уровень дофамина, который и влияет на их поведение.

Паразитические черви — хозяева-животные

Общие принципы манипуляции заключаются в том, что паразиты делают своих промежуточных хозяев более доступной добычей для основных хозяев (как в примере с токсоплазмозом). Так, личинки трематоды Diplostomиm spathaceum, поражая кожу рыб, продвигаются к глазам, где образуют цисты, и в результате развивается катаракта. Ослабленное зрение заставляет рыб выплывать на поверхность воды, где их съедает основной хозяин паразита — птицы.

Печеночный сосальщик размножается в желчном протоке печени крупного и мелкого рогатого скота, где производит большое количество яиц. Затем они попадают в пищеварительный тракт и освобождаются вместе с фекалиями. Их поглощает первый промежуточный хозяин — улитка, которая после инфицирования н

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком