Вчені з Данії та Швеції запідозрили паразитичний гриб Entomophthora muscae, що вражає мух, у одночасній маніпуляції поведінкою хазяїна та сексуальній мімікрії (явищі, коли один вид імітує сигнали до розмноження іншого). Їхнє дослідження показує, що паразит керує виробленням летких речовин у мертвому тілі самки мухи для приваблення здорових самців і сам виробляє невластиві хатнім мухам речовини, що спонукає їх спаровуватися із трупом зараженої самки та самим інфікуватися й поширювати спори патогену. Дослідження опубліковано у вигляді препринту на сайті bioRxiv.
13 липня 2022 року статтю було опубліковано в The ISME Journal.
Що це за паразит мух?
Облігатні паразити, які не здатні жити поза тілом хазяїна, постійно стикаються із тиском з боку несприятливого організмового середовища. Природний добір весь час спонукає їх розвивати нові способи боротьби із контрпристосуваннями господарів, щоб вижити. Деяких із паразитів це привело до здатності маніпулювати хазяїном. Прикладом є патогенний гриб Entomophthora muscae, який паразитує на хатніх мухах (Musca domestica). Потрапивши через кутикулу всередину тіла комахи, спори гриба починають проростати, беручи поживні речовини з організму мухи, та формувати міцелій. Невдовзі перед тим, як паразит буде готовий розмножитись, він змушує муху забратися якнайвище, звідки його спори розлетяться на більшу відстань. Там інфікована комаха повинна завмерти у незвичайній для себе позі, яка найменше перешкоджатиме розсіюванню спор з її тіла. Після цього вона помирає, а з її набряклого черевця виростають мікроскопічні гіфи, що вистрілюють навколо спори, які можливо, впадуть на інших мух поблизу. Але на цьому вплив паразита на вже мертву муху не припиняється. Якимось чином він робить її вкрай привабливою для самців (особливо якщо померлий хазяїн це самка), які починають відчувати сильну потребу в спаровуванні з трупом. Контактуючи у процесі зі спорами, самці й самі інфікуються, але крім цього рухами своїх крил розвівають спори, поширюючи їх на більшу відстань.
Точний вплив гриба, який робить труп статево привабливим, незрозумілий. Але деякі дослідження припускали, що річ у хімічних сполуках, які посилено виділяє муха внаслідок інфікування або ж сам паразит. Дослідники з Копенгагенського університету та Шведського університету сільськогосподарських наук спробували з'ясувати, чи це так.
Як підійшли до вивчення паразита науковці?
Спочатку науковці провели поведінкові експерименти, під час яких перевіряли, чи справді самців мух сильніше тягне до трупів інфікованих самок. Для цього вони поміщали їх до трупів заражених грибом або вбитих охолодженням самок та спостерігали за часом і характером взаємодій із ними самців. Відтак вони визначили методом газової хроматографії з мас-спектрометрією хімічні речовини, які відповідальні за приваблення самців, дослідивши екстракти речовин з кутикули трупів заражених мух та леткі речовини навколо них. Також вони застосували метод електроантенографії, який дає змогу визначити, чи зреагували антени, органи нюху комах, на хімічний подразник, передавши відповідний електричний сигнал до центральної нервової системи. Додатково вчені проаналізували експресію генів у трупах заражених комах.
Як гриб маніпулює статевою поведінкою самців мух?
Перші результати показали, що самці не проявляють підвищеного потягу до трупів інфікованих самок. Вони не проводили з ними більше часу і не торкалися їх частіше, ніж трупів неінфікованих. Однак згодом з'ясувалося, що якщо самці мають вибір, то помітно частіше намагаються спаруватися із інфікованим трупом, паразит якого перебуває на пізній стадії спороутворення. Тож все-таки паразит робить свою мертву жертву привабливішою для здорових мух, але лише у той час, коли ймовірність інфікування самця найвища.
Коли науковці представляли здоровим самцям липкі стрічки зі спорами гриба з трупів або без них, то явно частіше мухи прилипали до перших. Вивчення електричної активності в антенах показало, що комахи справді реагують на леткі сполуки, що оточують спори з трупів, сильніше ніж на ті, що поблизу живих мух або незаражених трупів.
Хімічний аналіз показав, що трупи заражених виділяють природні для кутикули мух речовини в інших концентраціях, ніж у незаражених. Наприклад, виробляють більшу кількість речовин з групи метил-розгалужених алканів, які пов'язують з ініціацією статевої поведінки в мух. Цікаво, що зміни у виробленні речовин відбувалися в тілах вже мертвих мух у процесі утворення спор гриба. Окрім цього, трупи інфікованих мух виділяли сполуки, на які спостерігалася посилена реакція антен самців, але які раніше не пов'язували із хатніми мухами, як-от сесквітерпени або етил октаноат. Про останній відомо, що він приваблює плодових мушок і пов'язаний з фруктами та дріжджовим бродінням. Ймовірно, що ці речовини виділяє патогенний гриб для маніпуляції поведінкою самців мух шляхом обманних сигналів до розмноження. Про це свідчить і вивчення експресії генів, яке показало, що E. muscae експресує необхідні для синтезу сесквітерпенів та етил октаноату ферменти.
Тож науковці вважають, що приваблення мух паразитом відбувається двома шляхами: E. muscae змінює вироблення у мертвих тілах властивих мухам летких речовин, пов'язаних зі статевою поведінкою самців, а також самостійно продукує привабливу суміш сесквітерпенів та інших сполук, визначити частину з яких наразі не вдалося.