Pasożyty manipulują zachowaniami żywiciela. To genetyczni złodzieje

Na naszej planecie istnieje wiele pasożytów, które kierują zachowaniem swoich żywicieli. Taka manipulacja ma zapewnić im przetrwanie i zdolność do rozmnażania. Tutaj można wymienić m.in. pasożyta, który zamienia mrówki w zombie.

Naukowcy w swoich badaniach wykorzystali robaki z rodziny Chordodes, które są nazywane także nicieniami włosowymi ze względu na swój wygląd. Wykluwają się one w wodzie, po czym infekują owady wodne, by przedostać się na ląd i zaatakować owady lądowe, np. świerszcze, czy modliszki.

Kiedy robak przedostanie się do owada lądowego, zaczyna rosnąć i przejmować nad nim kontrolę. W końcowej fazie zmusza swojego żywiciela, by ten wskoczył do wody, by pasożyt mógł się rozmnażać.

Badania przeprowadzone w poprzednich latach wykazały, że nicienie przejmują szlaki biologiczne swoich gospodarzy. Doprowadza to do tego, że żywiciele kierują się w kierunku światła i w kierunku wody. Naukowcy zasugerowali, że pasożyty wytwarzają związki, które naśladują cząsteczki ośrodkowego układu nerwowego gospodarza. Jednakże specjaliści nie byli w stanie wyjaśnić, w jaki sposób mogą tego dokonać.

Zespół naukowy przeprowadził szczegółową analizę ekspresji genów w ciele robaka Chordodes przed, w trakcie i po przejęciu kontroli nad jego żywicielem, którym była modliszka.

Zauważyli, że w ciele pasożyta było ponad 3000 genów, które zwiększyły swoją ekspresję podczas manipulacji gospodarzem, zaś 1500 genów zmniejszyło swoje oddziaływanie. Z kolei u modliszki nie udokumentowano zmiany w ekspresji genów. W trakcie dalszych badań naukowcy wykazali także, że robaki wytwarzały specjalne własne białka, które pomagały w manipulacji układem nerwowym żywicieli.

Horyzontalny transfer genów jest szczególnym procesem biologicznym, gdzie geny zostają przeniesione z jednego organizmu do drugiego, lecz nie poprzez rozmnażanie. Specjaliści wskazują, że taki proces pomaga organizmom, zwłaszcza bakteriom, przystosować się do nowych środowisk i stylów życia. Właśnie dzięki temu zjawisku bakterie stają się odporne na antybiotyki.

Badania ujawniły ponadto, że ponad 1400 genów pasożyta pasowało do genów modliszki. Jednocześnie były one inne od genów występujących u innych robaków, które infekowały inne owady. Naukowcy uważają, że większa liczba genów modliszki w poszczególnych pasożytach może być wynikiem wielu horyzontalnych transferów genów od różnych gatunków tego owada, co z kolei jest wynikiem ewolucji pasożytów.

Specjaliści sądzą również, że w manipulacji żywicielami główną rolę odgrywają geny związane z rytmami dobowymi, neuromodulacją i przyciąganiem do światła.

- Wiele przypadków horyzontalnego transferu genów, które znaleźliśmy u robaka włosowego, może stanowić dobry model do badań. Korzystając z tego modelu, mamy nadzieję zidentyfikować mechanizmy leżące u podstaw horyzontalnego transferu genów i pogłębić naszą wiedzę na temat adaptacji ewolucyjnej - powiedział Mishina.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym Current Biology.