Зомби техники в дивата природа
Докато някои хора плашат от зомбита чрез телевизия и конспиративни теории, а други наполовина наричат плода в утробата паразит, който я манипулира, истински паразити манипулатори покоряват успешно своите господари, превръщайки ги в зомбита. И тези схеми работят от десетки милиони години, а не някакви мизерни десетки векове, докато продължава историческият период на Хомо Сапиенс. Други биологични „зомбита“- „ходещите мъртви“- дебнеха по клоните на еволюционното дърво и дори вътре в клетките ни. Трети се разхождат по улиците и смятат, че всички наоколо вече са мъртви, което означава, че е възможно да се извършат престъпления, защото вече не им пука. И така, кого наричат учените зомбита и къде да ги намерят? Нека да разберем.
Зомби под микроскопа
Нека започнем с факта, че не само целият организъм, но и отделните клетки могат да бъдат накарани да възкръснат от мъртвите и да бъдат подчинени на тяхната воля. Mycobacterium tuberculosis знае много добре как се прави това. Тази бактерия, причиняваща туберкулоза, се размножава вътре в клетките на човешкото тяло. Той се установява и в макрофагите - имунните клетки, които ядат опасни "външни лица". След инфекцията мембраната на макрофагите става течаща, което почти винаги означава сигурна смърт за клетката. Но микобактериите не искат да загубят толкова лесно „инкубаторите“си, така че не позволяват на вече мъртвите клетки да умрат докрай, превръщайки ги в зомби фабрики, които могат да произвеждат нови туберкулозни бацили и да се крият от антибактериалната терапия.
Ако се свиете допълнително и погледнете още по-дълбоко, зомбита могат да бъдат намерени във всички нас. Нещо повече, без тях не бихме могли да се родим. Поне така смятат авторите на хипотезата за "зомби центриолите", публикувана в научното списание Frontiers in Cell and Developmental Biology. Центриолата е девет тройки (триплети) от микротубули. Центриолите „оркестрират“клетъчното деление, образувайки делително вретено, което изтегля хромозомите (или техните половинки, в зависимост от вида на деление) към полюсите на клетката. Установено е, че при повечето животни, по време на полово размножаване, центриолите се наследяват от бащата, но при хората и други бозайници, както и при насекомите, центриолите на спермата са модифицирани (или липсват изобщо). Откъде тогава идват двете центриоли в оплодената яйцеклетка? Например в сперматозоидите на насекомите има само една центриола. При хората изобщо нищо не е ясно: изглежда, че някои учени наблюдават в оплодено яйце цели три вместо нормалните две, а при мишка центриолите изобщо не се виждат, докато клетката се раздели на 32 или 64.
Според авторите на статията подсказката е проста: в сперматозоида има две центриоли, но една от тях е модифицирана, разградена. Въпреки това, "мъртвият" центриол може да се раздели и да функционира, без да бъде възстановен в нормалната си форма. „Поради факта, че те са едновременно влошени („ мъртви “) и функционални („ живи “), ние ги нарекохме зомби центриоли“, пишат авторите на работата. Когато центриолите са оплодени в зигота, този зомби центриол може да образува дъщеря нормална центриола, така че има три центриоли.
Още по-странно нещо от зомби центриолите (но определено съществуващи в действителност) са зомби катерици. Учени от Англия, Австралия и Норвегия написаха цяло ревю за тях, оплаквайки се, че „зомби протеините“, лишени от ензимна активност, меко казано, не са предпочитани от техните колеги.
Промоционално видео:
И напълно напразно: те присъстват във всички царства на живите и заемат 10-15% от генома. Ако не бяха необходими, естественият подбор бавно би ги изчистил (това също е удоволствие - губене на енергия за синтезиране на безполезни боклуци), но това не се случва. И ако започнем да разбираме, че дори некодиращата „боклукова“ДНК всъщност не просто заема място в генома по някаква причина, тогава кодиращите гени, от които се произвеждат дори нефункционални протеини, със сигурност трябва да имат смисъл. Такива „зомбита“могат да повлияят на техния работещ прототип, да превключат неговата активност, да го прикрепят към правилното място в клетката - тоест да водят напълно живот след нейната „функционална смърт“.
И зомбито седи на клоните
Ами растенията? Няма да ги заобиколим незаслужено в нашата история. Освен това те също могат да станат зомбита. Поради фитоплазмените бактерии, зомби растенията отглеждат листа върху клонки вместо цветя. Те вече не могат да се размножават и подобно на макрофагите, колонизирани от туберкулозни бацили, стават фабрики за производство на бактерии.
Едноклетъчните растения правят растенията слабоволни роби с помощта на протеина SAP54, който взаимодейства с протеини от домейна MADS (не, те не са отговорни за лудостта, а за образуването на цвете). В хода на еволюцията бактериалният протеин SAP54 се научи да прилича на протеина на К-домена, който обикновено взаимодейства с MADS - и така той хакна системата за достъп за контрол на растенията.
Но не само клоните на растенията могат да станат „зомбита“. Учените могат също така да нарекат клоните на еволюционното дърво. Много дебати се водят около модела на развитие на бозайниците след изчезването на Креда-палеоген, който унищожи динозаврите и много други животни и растения. Има две версии на тези събития. Според първия "експлозивен" модел с "експлозивен модел с дълги предпазители", предците от различни порядъци първо се разминават в класа на бозайниците, а след това се появяват видовете във всеки ред. Експлозивният модел с къс предпазител предполага, че тези събития са се случили почти едновременно. Наскоро беше предложен модел на „мека експлозия“, според който някои линии са възникнали през периода Креда, а след изчезването се е случила основната „експлозия“.
Проблемите и слабостите на последния модел разкриват призрачните клонове и зомби-клоните, възникнали на еволюционното дърво. Първите се появяват поради факта, че вкаменелостите са непълни: не са намерени предци и потомците са на мястото си. Последните са по-проблематични, тъй като се появяват преди молекулярните данни да предскажат разминаването на техните родови групи.
Авторите на статията „Молекулярна филогенетична и еволюция“анализират и трите модела и се аргументират за „дълъг кабел с предпазители“, показвайки, че разделянето на ниво ред най-вероятно е започнало в Креда. Тази концепция ни позволява да победим зомби клоните и да усъвършенстваме еволюционното дърво на бозайниците.
Терористични червеи в раци и мравки
В хода на еволюцията паразитите са придобили широк набор от зомби технологии. Тук се използват всички средства: манипулация, вяра в неверността на сигналите на собствените сетива, войни с имунитет и фалшиви хормони.
„Невропаразитологията е наука на ръба на научната фантастика“, пише Майкъл Дикинсън, съредактор на The Journal of Experimental Biology от Университета във Вашингтон. Тази фраза е подправена със смесица от ужас и възхищение: от молбата „не ме изяждайте, все пак ще ви бъда полезна“, насочена към имунната система на някой друг, до коварна манипулация и зомбификация на собствениците - една стъпка. И можете да преминете през него, като ковате молекули, които се използват за комуникация от клетките на гостоприемника.
Понякога изглежда, че няма особен смисъл. Има гамарусови ракообразни, които принадлежат към реда на амфиподите (те се наричат така, защото буквално плуват настрани). Но когато са нападнати от паразити, ракообразните губят контрол над себе си и започват да се движат като всички останали ракообразни и дори плуват към светлината, вместо да се крият от нея.
Ракообразни Gammarus. С Джули / Flickr
В резултат на това те са по-склонни да бъдат изядени от риби, в които паразитът трябва да попадне. Учените са успели да повлияят на движението на гамарус със серотонин и са показали, че паразитите най-вероятно влияят на имунния отговор, който причинява възпаление на нервната система при ракообразните В резултат на това работата на невротрансмитера серотонин, посредническа молекула, която предава сигнали между нервните клетки, както и между нервните и други клетки, е нарушена. Ракообразните не получават правилно зрителни и обонятелни сигнали и плуват към смъртта си.
Случва се паразитите да прекарат „детството“в един организъм, „юношеството“в друг и да израснат в трети. Това е начинът, по който червеят на метил, ланцетен метил Dicrocoelium dendriticum, преминава през живота си.
Яйцата му трябва да лежат в почвата, бъдещите метили се изпращат в "детската градина" вътре в охлюва. На следващия етап те плуват известно време под формата на ларви на церкарии с опашки, след това ги поглъща мравка, след което стават метацеркарии.
Но не всички церкарии ще преминат през „училището“на мравките: на един от тях е съдено да умре, за да позволи на останалите да пораснат. Той пълзи в суфафарингеалния ганглий на мравката, долната половина на прототипа на мозъка, който имат насекомите. Там церкарията се настанява по-удобно, обграждайки се с тънка обвивка и сяда на „контролния панел“. Отсега нататък мравката работи през деня, както всички свои братя, но през нощта се превръща в слабоволно зомби. Той напуска мравуняка, качва се върху стръкче трева, хваща го със зъби и чака, докато бъде погълнато от бозайник: зомби мравка е просто шесткрак транспорт, отвлечен от червеи, за да постигне заветната си цел, която се превръща в черния дроб или жлъчните пътища на овца или крава. Там червеите ще процъфтяват и могат да се размножават до десетки хиляди индивиди.
Цикъл на развитие / Dicrocoelium dendriticum Wikimedia Commons
Други паразити, космените червеи, изпращат скакалци и хлебарки на сигурна смърт, принуждавайки ги да скочат във водата, където рибите, следващият домакин на паразита, трябва да ядат насекомите.
Котки и мишки и цветя на злото на космически кораб
Но ако зомбирането на мравка или ракообразни не е толкова трудно, тогава „хакването“на мозъка на голям и сложен гръбначен е задача за най-напредналите „хакери“. Следователно най-известният и дори каноничен пример за зомбиране е, разбира се, токсоплазмозата. Това заболяване се причинява от най-простата Toxoplasma gondii. Токсоплазмата, за разлика от ларвите на червеите, се състои само от една клетка, но може да подчини трилиони непознати.
Крайната дестинация на маршрута на токсоплазмата, тяхната обещана земя, е котката. Веднага коварните едноклетъчни паразити рядко могат да попаднат в него, така че най-често пътят към рая на токсоплазмата лежи чрез смъртта. Вярно е, че не са свои: за да стигнат до котката, те използват по-малки превозни средства - плъхове, мишки или птици.
При тези животни токсоплазмата претърпява различни трансформации. Попадайки в мозъка, те произвеждат тирозин хидроксилаза, протеин, който регулира скоростта, с която се синтезира хормонът допамин. Този хормон, свързан с удоволствието и доверието, е ключова връзка в системата за мотивация и възнаграждение. След като се поддадоха на обещанието за щастие, този много вътрешен морков върху въдица с всякаква мотивация, гризачи или птици стават безстрашни и сами започват да търсят срещи с ноктите на лапата на пухкав звяр.
Молекулите на тирозин хидроксилазата приличат на безвредни цветя, но в ръцете на токсоплазмата те се превръщат в цветя на злото, и то не в смисъла на Бодлер, а в истинския смисъл / Gla086 / Wikimedia Commons
Но дори и най-красивите механизми могат да се провалят. Представете си, че трябва да откраднете кола или хеликоптер, за да стигнете например до райски остров, където ви очаква спокоен живот. Но тогава се случва неочакваното: следващият ви войник по грешка се оказва в космически кораб. Научихте се да отвличате автомобили и самолети, знаете как да ги управлявате, да се криете от пазачите - имунната система - и да се размножавате, попълвайки различни тъкани, направихте жертвите си по-привлекателни за противоположния пол, дори заплашвате популациите на хавайски гъски, „отвличане“на някои места преди 48% от тях. Но не сте се научили как да управлявате космически кораби. Като цяло вашият кораб лети до Марс с автопилот. Сега не само няма райски остров, но и нямате скафандър със себе си. Разбира се, космическият кораб има вътре бутони, подобни на тезикоито сте свикнали да щракате - но понякога те работят по съвсем различен начин.
В допълнение, имунната система на жертвата може също да повлияе на нервната система (например чрез възпаление, като при същия гамарус) и да промени поведението им - и не винаги в посоката, в която токсоплазмата е от полза.
Зомбиращи хора: ехото на мишката любов и апокалипсиса в Ню Йорк
Вероятно така би се почувствала токсоплазмата, ако можеше да оцени шансовете си за успех чрез заразяване на човек. Малко вероятно е котката да я изяде и тя реагира на стимулите на токсоплазмата по свой начин. Например, той има повишаване на шизофренията или повишен риск от нейната проява. Също така, проучванията на заразените хора показват, че жертвите на токсоплазма стават по-бавни и по-пасивни в присъствието на опасност, инстинктът за самосъхранение става по-слаб и въпреки че като цяло пациентите са по-раздразнителни, те не искат да се борят за нищо. В плашещи ситуации - в тъмна гора, в празна къща през нощта - те остават спокойни.
Хората също могат да имат драматични промени в нивото на подозрителност и общителност. Жените стават по-приятелски настроени и по-алтруистични, докато мъжете, напротив, не искат да споделят нищо. Подозрението към заразените се влияе не само от пола, но и от местоживеенето: градските мъже и селските жени стават по-доверчиви поради токсоплазмата, докато селските мъже и градските жени, напротив, търсят улов във всичко.
За пореден път виждаме почерка на паразита „допамин“, напомняйки, че този хормон влияе по различен начин на мъжките и женските бозайници. Експериментите с прерийни полевки, модели на любов и вярност в света на гризачите, показват, че допаминът е необходим не само за привързване към половинката на човека, но и за агресия към непознати. Такива влияния могат да засегнат мъжете и жените по различни начини: някои трябва да защитят територията, други трябва да се привържат и да бъдат приятелски настроени. Може би този отговор се усеща и в разликите в поведението на мъжете и жените, заразени с токсоплазма - въпреки че, разбира се, хората не са мишки и интерфейсът за токсоплазма не е толкова удобен.
Но токсоплазмата не се учи от грешките си и продължава да посяга на космически кораби: в региони, където санитарните условия не са особено популярни и много сурово месо попада в храната, повече от половината от хората образуват антитела срещу токсоплазмата. Това означава, че те са болни или поне са се срещали с тези паразити в миналото. Не е лесно да се излекува тази инфекция с антибиотици: някъде, оцеляла форма на паразита - киста, която винаги е готова да се размножава отново, оцелява някъде. И отново човек вече не е точно той, а космически кораб Токсоплазма, контролиран отвътре, стремящ се в една недостижима котка.
Но има и други сценарии за зомби апокалипсис. Растенията също могат да бъдат не само жертви, тъй като лекарствата, получени от тях, могат да опият хората. Историята за това как химиците, докато разследват канабиноидните рецептори (които реагират не само на наркотични канабиноиди, но и на много от вътрешните невротрансмитери на тялото), случайно провокират появата на "зомбита" по улиците на Ню Йорк, не е сюжет на филм за апокалипсиса, а темата на реалния научна статия, публикувана в The New England Journal of Medicine през януари 2017 г.
На 12 юли миналата година бяха изпратени звена за бързо реагиране, за да намерят и заловят зловещи хора, които се държат точно като зомбита. В Бруклин, Ню Йорк, бяха открити общо 33 души, които се разхождат механично по улиците с празни, неразбиращи очи. Хората бавно, като сомнамбулисти, движеха ръцете си и ръмжеха като истински зомбита. Осем новоотсечени „зомбита“бяха изследвани за урина и кръв. След разследване, продължило 17 дни, учените успяха да установят, че виновникът е наскоро синтезиран канабиноид с цел търсене на наркотици, които хората са закупили под прикритието на растително лекарство AK-47 24 Karat Gold, което е засегнало първия тип канабиноидни рецептори.
Прочетете продължението тук.
Екатерина Мишченко