Біологія
Біологія

Віруси забезпечили метеликів зброєю проти паразитичних ос

Дослідження біологів показало, що заражені небезпечними вірусами гусениці метеликів набувають стійкості проти паразитичних ос, які відкладають у гусінь свої личинки. Крім того, деякі види метеликів у процесі еволюцій навіть перейняли від своїх вірусів гени, які не дають змогу личинкам паразитоїдів розвиватися в їхньому тілі. Відповідна стаття вийшла в журналі Science.

Паразитична оса Aleiodes indiscretus відкладає яйця у гусінь метелика. Scott Bauer / Wikimedia Commons

Паразитична оса Aleiodes indiscretus відкладає яйця у гусінь метелика. Scott Bauer / Wikimedia Commons

Що вивчали вчені?

На представниках лускокрилих (Lepidoptera), тобто метеликів, полюбляють паразитувати їздці, яких ще називають паразитичними осами. Ці комахи відкладають яйця всередину гусені метеликів, де вилупляться їхні личинки та поїдатимуть свого господаря. У процесі того, як вони дорослішатимуть, гусінь слабшатиме, а згодом взагалі загине. Але це не єдиний ворог лускокрилих. Окрім паразитичних комах, вони також часто вражаються небезпечними вірусами, такими як бакуловіруси, ентомопоксвіруси та асковіруси. Деякі з них є високозаразними та за дуже короткий час призводять до загибелі комахи-господаря. Таким чином у паразитоїдів та вірусів певною мірою перекриваються екологічні ніші. Це наштовхнуло вчених із Токійського університету на думку, що між цими двома групами істот може відбуватися конкуренція за ресурс у вигляді метеликів. Тож зараження одним із них, можливо, робить потенційну жертву менш сприйнятливою до іншого. Віруси, наприклад, могли б передавати своїм господарям відповідні гени. І це також пояснило би, чому деякі види лускокрилих більш стійкі до різних паразитоїдних ос. Тож науковці разом із колегами з Канади та Кореї вирішили перевірити свою гіпотезу в дослідах.

Як перевіряли резистентність метеликів до паразитів?

Спершу дослідники провели дослідження з гусеницями молі Mythimna separata. Половину із комах інфікували типовим для них ентомопоксвірусом, і інших залишили здоровими. Відтак усіх личинок молі представили двом видам паразитоїдних ос — Cotesia kariyai та Meteorus pulchricornis. Їздці M. pulchricornis успішно паразитували на всіх гусеницях. Натомість личинки C. kariyai, відкладені в заражених вірусом гусениць, погано розвивалися й гинули, хоча спротиву з боку здорової гусені не спостерігалося.

Подальше вивчення показало, що це гемолімфа лускокрилих набуває токсичної для C. kariyai дії при інфікуванні вірусом. Процес обумовлений виробленням гусінню білків, які вчені назвали факторами вбивства паразитоїдів (parasitoid killing factor, PKF).

Звідки з'явилася у гусениць здатність вбивати паразитоїдів?

Вчені виявили, що ентомопоксвіруси, так само як і бакуловіруси та асковіруси, мають гени, які кодують продукцію білків PKF. Тобто вірусна інфекція призвела до того, що організм комах став виробляти захисні білки. Однак подібні гени також знайшли у геномах гусениць кількох видів метеликів. До того ж їхні PKF були подібні до PKF різних вірусів. Це вказує на те, що деякі лускокрилі могли в процесі еволюції неодноразово і незалежно одне від одного перейняти від вірусів гени захисту від паразитоїдів. Наступні досліди підтвердили, що можливість гусениць самостійно виробляти PKF наділяє їх здатністю вбивати личинок паразитичних ос через фрагментацію ДНК та апоптоз їхніх клітин, а вимкнення відповідних генів убивчих білків послаблює цей захист. Однак дія PKF проявляється переважно лише проти представників паразитичних ос із підродини Microgastrinae.

Таким чином автори вважають результати своєї роботи доводом на користь гіпотези про конкуренцію, яка призвела до того, що віруси борються з паразитоїдами за хазяїнів. Хоча з'ясувалося, що не всі оси чутливі до дії PKF, вчені не виключають, що це може бути навіть корисним пристосуванням для самих вірусів, оскільки принаймні асковіруси передаються від комахи до комахи цими стійкими до білків паразитичними осами під час відкладання ними яєць у комаху.

Деякі віруси, як уже згаданий бакуловірус, розвинули навіть здатність маніпулювати поведінкою своїх господарів. Читайте, що вони можуть зробити із гусеницями метеликів у нашому матеріалі «Сам не свій. Які паразити маніпулюють поведінкою своїх хазяїв?».