Волшебная эволюция

Паразитизм — чрезвычайно выигрышная стратегия, если учитывать, что большинство видов животных страдают по меньшей мере от одного вида паразитов. Паразиты, подобно другим живым организмам, проходят несколько стадий развития: многие из них зарождаются как яйца, из которых вылупляются личинки, а затем вырастают зрелые особи. В большинстве случаев паразиты существуют в теле жертвы или на его поверхности. Многие паразиты, к примеру, перемещаются из одного места в другое за счет хозяина, поэтому если из-за сильной инфекции хозяин окажется обездвиженным, транспортировка станет невозможной. Именно поэтому большинство паразитов воздействуют на хозяина довольно деликатно, по крайней мере на ранних стадиях своего развития. А поскольку радикальное воздействие отсутствует, организм хозяина не запускает в полной мере защитные механизмы: если животное лишь слегка приболело, борьба с паразитом (например, в форме отказа от определенной пищи, в которой обитает паразит) оказывается для животного невыгодной. Гораздо проще продолжать сожительствовать с тунеядцем. Тем не менее появление некоторых паразитов вызывает у хозяина гораздо более серьезные симптомы.

Мы уже говорили о том, что муравьям-листорезам приходится оберегать свою грибницу от гриба-паразита, посягающего на их еду. Но существуют и другие виды вредителей, которые представляют угрозу для самих муравьев. Среди наиболее известных муравьиных паразитов — гриб Orphiocordyceps (ранее просто Cordyceps — кордицепс), печально известный как зомбирующий гриб. У него дурная слава, которую он снискал из-за своей способности управлять поведением пораженных им муравьев. До сих пор не удалось даже приблизительно оценить численность видов Orphiocordyceps и численность поражаемых ими видов муравьев-древоточцев. Муравьи-древоточцы распространены и в Норвегии, однако здесь они избавлены от натиска кордицепсов, поскольку последние обитают только в тропиках.

Жизненный цикл кордицепса однобокого начинается с контакта муравья со спорами гриба-паразита в лесу. Споры закрепляются на теле муравья и прорастают внутрь его организма, пробивая панцирь специальными ферментами и крошечным заостренным гифом под названием аппрессорий. Затем клетки гриба начинают активно размножаться и вскоре образуют внутри тела муравья обширную клеточную сеть. Тысячи грибных клеток оплетают ноги и челюсти, а также мозг, что приводит к атрофии, то есть усыханию мышечных тканей. Спустя какое-то время грибная сеть подчиняет себе части тела муравья. На курсе биологии в университете нас учили, что гриб-паразит поражает в том числе мозг муравья, за счет чего контролирует его поведение, однако последние исследования доказывают, что грибные клетки не попадают внутрь мозга. Выделяемые грибом химические вещества оказывают косвенное влияние на мозг, однако создается впечатление, что грибные клетки образуют своего рода суперорганизм, способный управлять движениями мышц муравья. Муравьи превращаются скорее в марионеток, а не в зомби.

Когда «у руля» встает кордицепс, муравей оказывается беспомощным. По «приказу» паразита он покидает свою колонию и отправляется на поиски листа, температура и влажность которого оптимальны для размножения гриба. Такие листья обычно находятся на небольшом расстоянии от земли. Муравей впивается мертвой хваткой в жилку листа, и его челюстям уже не суждено разжаться. Муравей погибает, а паразит получает то, к чему стремился, — идеальное место для распространения спор.

Примерно спустя две недели гриб прорастает сквозь тело муравья, из головы которого вырастает плодовое тело в виде длинной палочки (как раз плодовым телом является та часть съедобных грибов, которую мы употребляем в пищу). Когда гриб полностью созревает, образовавшаяся коробочка лопается и выпускает наружу тысячи новых спор. Осыпаясь, споры имеют все шансы войти в контакт с новыми муравьями, и тогда жизненный цикл запускается заново.

Муравьи-древоточцы и кордицепсы однобокие сосуществуют во многих районах планеты уже миллионы лет. Этот род муравьев — настоящие домоседы: они живут внутри своих муравейников, за исключением небольшой группы рабочих, которые выходят за пределы дома, чтобы добыть пропитание для колонии. Получается, потенциальному инфицированию подвержена лишь небольшая доля населения муравейника, следовательно, процент заражения сохраняется на низком уровне. К тому же пораженный муравей покидает колонию, это тоже снижает вероятность заражения сородичей. В одном из выпусков программы «Планета Земля»[14] телекомпании ВВС сэр Дэвид Аттенборо показывает, как группа рабочих муравьев выносит из муравейника своего собрата, инфицированного кордицепсом, чтобы избежать распространения заразы. Если бы все муравьи погибли по вине гриба, случилась бы настоящая катастрофа для их рода, однако и паразит остался бы ни с чем, ведь для него бы не нашлось новых хозяев. Совершенно ясно, что кордицепс не заинтересован в том, чтобы инфицировать всех муравьев одновременно. Таким образом, муравьи-древоточцы продолжают жить бок о бок с грибами-паразитами, не расходуя энергию на развитие «дорогостоящих» оборонительных механизмов.

Каждый вид рода Ophiocordyceps специализируется на определенном виде хозяев. Чем лучше кордицепсам удается манипулировать муравьем, тем с большей вероятностью они найдут подходящее место для размножения. Поскольку для этого требуется сложное взаимодействие грибных клеток, нет смысла «распыляться» на разные виды муравьев, потому что в этом случае муравьи бы с легкостью обзавелись механизмами противодействия инфекции. По этой причине большинство паразитов «специализируются» на конкретном виде хозяев и существуют в тесном симбиозе с ним.

Среди «специалистов» выделяется также простейшее Toxoplasma gondii, которое вызывает заболевание под названием токсоплазмоз. В отличие от кордицепсов, токсоплазм стоит опасаться не только животным, но и людям, в том числе в таких высокоразвитых странах, как Норвегия. Основные хозяева токсоплазм — кошки, и в принципе весь жизненный цикл этих паразитов может проистекать в теле кошек, однако зачастую в качестве промежуточных хозяев выступают мыши, овцы и даже люди. В таком случае токсоплазме необходимо вернуться к кошке, чтобы развиться дальше, чего она добивается весьма подлым способом. Если мышь проглотит токсоплазму, под действием паразита у мыши изменится механизм выработки гормона дофамина, который лежит в основе системы вознаграждения мозга. Мозг зараженной токсоплазмой мыши вырабатывает дофамин, когда мышь чует кошку, — ее словно опьяняет радость. Вместо того, чтобы бояться кошек, зараженные мыши намеренно их выискивают и, как следствие, оказываются съеденными. А это, в свою очередь, позволяет токсоплазме вернуться к своему основному хозяину.

Изменения в поведении у людей не так подробно задокументированы, поскольку многие зараженные, скорее всего, не осознают своего состояния; считается, что примерно каждый второй житель нашей планеты является бессимптомным носителем токсоплазмоза. Человеческий организм выработал эффективную иммунную защиту против этого заболевания, хотя, согласно одному исследованию, между токсоплазмозом и вероятностью попадания в автомобильную аварию существует связь, поскольку токсоплазмы замедляют скорость нашей реакции. Некоторые исследователи связывают токсоплазмоз с шизофренией и даже с любовью к кошкам! Нужно сказать, что подобные исследования фокусируются в первую очередь на корреляциях, то есть на соотношениях, в которых вовсе не обязательно присутствует причинно-следственная связь, поэтому к их выводам стоит относиться критически. Тем не менее если беременная женщина заболевает токсоплазмозом, существует риск заражения плода, у которого нет иммунитета к токсоплазме, и развития у ребенка тяжелых поражений мозга, поэтому беременным женщинам важно избегать контакта с кошачьими экскрементами. К счастью, люди выработали поведенческие шаблоны, благодаря которым риск заражения снижается; например, экскременты нам противны, и мы интуитивно избегаем прикосновения к ним, а значит, имеем меньше шансов взаимодействовать с содержащимися в них паразитами и бактериями.

14

Planet Earth — англ.