: 31.10.2023

Паразит «крадет» гены хозяина, чтобы менять его поведение

Паразиты, как известно, используют своего хозяина не только в качестве «дома» и источника пищи: многие из них манипулируют и его поведением, что помогает им регулировать свои взаимоотношения с окружающей средой.

К примеру, грибы Entomophaga grylli, паразитирующие в теле кузнечика, «вынуждают» того перед смертью забраться повыше и принять позу, способствующую рассеянию грибных спор. А микроскопические грибы рода Massospora, заражающие цикад, способствуют гиперактивации их полового поведения. Что касается паразитов млекопитающих, то известно, что цисты одноклеточной токсоплазмы, паразитирующей преимущественно на представителях семейства кошачьих, выделяют химические вещества, влияющие на работу мозга и поведение хозяина.

Хозяевами личинок червей-волосатиков (тип Nematomorpha), также называемых «живой конский волос», служат наземные насекомые. Взрослые особи паразита живут и размножаются в пресных водоемах. Вышедшие из яиц личинки достигают суши, где активно внедряются в тело хозяина либо, будучи съеденными, проникают в полость тела через стенку кишечника. Когда паразит превращается во взрослую особь, он меняет поведение своего хозяина, заставляя наземное насекомое стремиться к водоему. В воде волосатики выбираются наружу через покровы хозяина, который обычно погибает.

Ранее было выяснено, что волосатики каким-то образом перехватывают контроль над определенными молекулярными путями центральной нервной системы хозяев, и те начинают стремиться к свету и в конечном итоге к открытому и более светлому водному пространству. Но как именно они это делают?

Сейчас исследователи из Японии проанализировали уровень экспрессии (активности) генов в организме червей-волосатиков из семейства Chordodida в разные периоды их жизни, а также экспрессию генов в тканях нервной системы их хозяев – богомолов. Оказалось, что в ходе манипуляции поведением богомолов у паразитов менялась экспрессия 4,5 тыс. генов, в том числе связанных с нейромодуляцией, влечением к свету и циркадными ритмами. А вот уровень экспрессии генов в мозге здоровых и зараженных богомолов не отличался. Получается, что волосатики сами синтезируют белки, изменяющие работу нервной системы хозяина?

Поиск в базах данных показал, что нуклеотидные последовательности более 1,4 тыс. генов червей вида Chordodes, которые могут участвовать в манипулировании поведением богомола, практически совпадают с генами самих богомолов! Более того: у тех видов волосатиков, которые не используют богомолов в качестве хозяев, такие гены отсутствуют либо сильно отличаются от генов этих насекомых.

Ученые предположили, а затем и доказали, что все эти гены были приобретены волосатиками в процессе эволюции в результате переноса генов от различных видов богомолов. При таком горизонтальном переносе гены передаются от одного организма к другому, напрямую встраиваясь в геном, и реципиенты могут быстро приобретать новые способности, помогающие адаптироваться к среде или образу жизни.

Вероятно, что горизонтальный перенос генов может быть общим механизмом, опосредующим манипуляции паразита своими хозяевами. Случаи горизонтального переноса генов у волосатиков могут стать хорошей моделью для детального изучения этого явления. Эти работы важны еще и потому, что горизонтальный перенос генов – один из основных способов эволюции бактерий, который они используют для получения устойчивости к антибиотикам. Ученые надеются с помощью таких моделей лучше понять механизмы, лежащие в основе этого явления, и механизмы эволюционной адаптации видов в целом.

Фото: https://www.flickr.com

: 31.10.2023