Ленточный червь превращает рабочих муравьёв в «королев» с долгой жизнью
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Паразит полностью меняет жизнь муравьёв. Рабочие особи Temnothorax nylanderi, заражённые ленточным червём Anomotaenia brevis, живут в несколько раз дольше здоровых собратьев. Они менее активны, а их метаболизм становится похож на обмен веществ королев. Исследование Университета Майнца имени Иоганна Гутенберга (JGU), опубликованное в журнале BMC Genomics, раскрыло молекулярную основу этого эффекта. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.
Учёные нашли доказательства, что паразит изменяет существующие биологические программы муравья. Для ленточного червя это выгодно: муравьи служат промежуточными хозяевами, а окончательные — дятлы. Увеличение продолжительности жизни и снижение активности заражённых рабочих способствуют передаче паразита.
Команда профессора Сюзанны Фойцик из Института организмической и молекулярной эволюции (iomE) при JGU изучала муравьёв из Леннебергского леса близ Майнца. В лаборатории насекомых разделили на три группы: королевы, заражённые рабочие и здоровые рабочие. Исследователи препарировали мозг и жировое тело муравьёв — ткань в брюшке, важную для метаболизма и иммунитета. С помощью РНК-секвенирования они проанализировали, какие гены активны в мозге и жировом теле. Также изучили геном и транскриптом ленточного червя — данные о его генетическом материале и активных генах. Это позволило проверить, имитирует ли паразит сигнальные молекулы муравьёв.
Заражение целенаправленно меняет физиологию муравьёв
«Наш генетический анализ показывает, что инфекция не просто делает муравьёв больными, а целенаправленно изменяет их физиологию», — заявила Фойцик. «На молекулярном уровне заражённые рабочие демонстрировали профиль, частично похожий на королев». Особенно это было заметно в жировом теле. «Там мы обнаружили чёткие совпадения между заражёнными рабочими и королевами». Затронутые гены связаны с метаболизмом, иммунной системой, устойчивостью к стрессу и процессами старения.
«Результаты по жировому телу позволяют предположить, что ленточный червь проникает в существующие сигнальные и метаболические пути муравья и переключает их», — отметила Фойцик. Это открытие особенно интересно для понимания старения: более ранние исследования этой системы муравей-червь показали, что заражённые рабочие имеют выживаемость, приближающуюся к королевской. Королевы этого вида могут жить до 20 лет, а рабочие — обычно один-два года. Частично королевский молекулярный профиль в жировом теле заражённых рабочих может объяснить этот эффект.
Ослабленные сигналы в мозге
В мозге картина была иной. Там заражённые рабочие были гораздо менее похожи на королев. Вместо этого многие нейропептиды — сигнальные молекулы, влияющие на поведение, питание и социальные реакции, — и их рецепторы были подавлены. Изменённая активность этих сигнальных путей может объяснить, почему заражённые рабочие демонстрируют менее рабочее поведение.
«Эффект инфекции тканеспецифичен», — пояснила Джулия Блази, первый автор исследования и докторант iomE. «В жировом теле мы видим сдвиг к королевскому метаболическому профилю. В мозге, напротив, многие сигнальные пути, связанные с поведением и активностью, подавлены».
Одним из возможных объяснений было бы то, что ленточный червь имитирует сигнальные молекулы муравьёв, производя собственные нейропептиды, похожие на муравьиные, и таким образом обманывает сигнальную систему. Однако исследователи не нашли этому подтверждений: пептиды, производимые паразитом, оказались недостаточно похожи на пептиды хозяина.
«Данные скорее указывают на то, что паразит влияет на муравья косвенно, вмешиваясь в собственные регуляторные сети хозяина, которые контролируют метаболизм, иммунную систему, старение и поведение», — сказала Блази.
Модель паразитической манипуляции
«Королевы и рабочие общественных насекомых имеют одинаковую генетическую основу, но сильно различаются по образу жизни и продолжительности жизни», — отметила Фойцик. «То, что заражённые рабочие демонстрируют частично королевский молекулярный профиль в жировом теле, предполагает, что паразит проникает в существующие биологические программы муравья». Таким образом, система муравей-ленточный червь представляет собой подходящую модель для изучения того, как паразиты могут изменять старение и поведение своих хозяев.
