Паразитичні організми завжди викликали інтерес у дослідників з найдавніших часів і до цього дня. Їх похмурий шарм, їх складні системи впливу на господарів і оточення, їх значення в житті людини, тварин і рослин, які культивує людина, нарешті, безпосередня загроза, що виходить від них – все це забезпечило їм високе місце в ієрархії наукових проблем. 

ХХ століття, – століття народження більшості сучасних форм науки про живе – принесло безліч наукових відкриттів в цих областях, не оминувши своєю увагою і паразитів найрізноманітніших форм і калібрів. 

Про кілька з цих дивних, небезпечних і незвичайних істот буде розказано в цій статті.

Вольбахія

Відкриває наш парад бактерія роду вольбахія, що отримала за свої похмурі особливості кулуарний титул «Повелитель Мух». Як ми скоро переконаємося, ця мікроскопічна істота цілком виправдовує таке гучне прізвисько.

Вольбахія – паразит і симбіонт багатьох видів комах.  За останніми даними, до 20% усього розмаїття шестиногих створінь «мають честь» служити цьому похмурому володареві популяцій і геномів, що відіграє важливу роль в еволюції дуже багатьох членистоногих. Це досить великий рід бактерій, господарями якого виступають не тільки мухи, але і наїзники, жуки і навіть деякі мокриці.  Така «всеїдність» для паразитів є випадком, практично безпрецедентним в природничій історії.  Відкрита ця бактерія була досить давно – в 1924 році, а вивчена детально трохи пізніше – в 40х роках ХХ століття.  Вольбахія, на відміну від багатьох інших подібних організмів, живе безпосередньо у клітинах господарів, – комарів, мух, ос і т.д. – а не в тканини і не в середовищі гемолімфи.  Одне це вже варте уваги, оскільки говорить про розвинені системи подолання клітинного імунітету, якими не може похвалитися більшість менш досвідчених паразитів. 

Причому, це створіння настільки синхронізоване зі своїми господарями, що здатне розмножуватися тільки разом з клітинами носія – всі спроби культивації вольбахії на поживних середовищах зазнали невдачі. Як з’ясувалося, цим особливості циклу життя вольбахії далеко не вичерпуються. Вона здатна впливати не тільки безпосереднього на господаря, але і «управляти» цілими популяціями комах. І робить вона це, втручаючись в співвідношення статей в популяції заражених особин.

Відомо, що у хребетних стать визначається комбінацією хромосом ХХ або ХУ, відповідних жіночої і чоловічої особини у ссавців. У комах же система принципово інша. Чоловічі особини у них мають гаплоїдний набір хромосом, тобто одинарний набір ДНК, а жіночі – диплоїдний, тобто подвійний. І визначається це в момент мейозу клітин задовго до запліднення і формування ембріона. Саме в цей процес втручається вольбахія. З точки зору природного відбору їй більш «вигідне» підвищене співвідношення самок в популяції, оскільки самки відкладають більше яєць і мають більше нащадків ніж самці (мається на увазі порівняння потомства одного конкретного комахи в залежності від статі), більше того, подвійний набір хромосом забезпечує більш високу мутационную стійкість у самок порівняно з самцями. Таким чином, ідеальним носієм для вольбахії є самка. Потому оказываясь в клетке с половинным набором хромосом, бактерия выделяет специфический цитотоксин, приводящий к разрушению зародыша мужского пола. Тому опиняючись в клітині з половинним набором хромосом, бактерія виділяє специфічний цитотоксин, що приводить до руйнування зародка чоловічої статі. Через кілька поколінь таких маніпуляцій співвідношення статей в популяції зміщується від початкового 50% -50% до 75% -25% на користь самок. Тобто всі самки є зараженими, а всі самці – ні, але самок більше. Що і підтримує чисельність на оптимальному для розвитку вольбахія рівні. Що цікаво, в таких популяціях бактерії не призводять до, здавалося б, логічного, повного зникнення самців, а сприяють саме збереженню чисельності їх в оптимальних пропорціях.

Проте існують штами вольбахії, які не здатні настільки тонко дозувати свій вплив на господаря, і обходять проблему деградації популяційного різноманіття іншим способом. Ці штами паразитують на ряді видів наїзників – ос, які, в свою чергу, є паразитами інших комах (відзначимо тут рідкісне, але надзвичайно цікаве явище надпаразитизму, коли паразит паразитує на іншому паразит). Здавалося, б, зі зникненням самців в популяції, сама популяція ос, разом з живучою в них вольбаєю, приречена рівно через одне покоління після повної і тотальної перемоги злісної бактерії над господарем. Але ні. Вольбахія знайшли вихід з цієї ситуації. Бактерія «навчилася» зупиняти перший мейотичний поділ яйцеклітини, , приводячи до формування повного гаплоїдного (подвійного) генома у зародка. Таким чином ці наїзники «завдяки» бактерії отримали можливість розмножуватися партеногенетично – тобто без запліднення. Фактично, під впливом паразита, нормальна різностатева популяція наїзників змінилася нескінченною низкою самок-клонів, таких собі амазонок від світу комах. І все це лише задля того, щоб паразит міг розвиватися і процвітати!

І це ще не все. Найбільш просунуті представники роду вольбахія пішли ще далі. Один з штамів, які живуть на всім відомих мухах-дрозофилах, «навчився» вбудовувати свій геном в ДНК господаря. Причому, найчастіше, майже повністю (понад 1 мільйона пар основ). Чому це відбувається, на даний момент до кінця не зрозуміло. Одна з теорій – помилкове вбудовування чужої ДНК при відновленні ДНК господаря. Інша – що таким чином досягається більш повний контроль над фізіологією і клітинними циклами носія. Яка з них правильна, покажуть подальші дослідження.

Як це не дивно, при всіх своїх суто егоїстичних махінаціях, вольбахія не є однозначним злом, яким здається на перший погляд. Спроби вилікувати популяції, заражені нею, привели до того, що комахи, «які пройшли курс терапії» демонструють зниження здатності адаптуватися до раптової зміни діючих факторів середовища, зменшену плодючість і знижену життєздатність. Що «гарного» робить Повелитель Мух для своїх покірних рабів поки залишається загадкою. Проте, неможливо не відчувати своєрідне захоплення перед тим фактом, що таке просте створення повністю контролює життя, смерть і долю мільйонів набагато складніших організмів.

Саккуліна

Наступний представник таємного товариства найдосвідченіших паразитів Землі відноситься до класу ракоподібних і носить родове ім’я Саккуліна, що приблизно можна перекласти як «висмоктувач». Хоча це істота і є недалеким родичем звичайних річкових раків, за його зовнішнім виглядом це сказати досить важко. У «дитинстві» суккуліна виглядає як абсолютно стереотипна личинка ракоподібних – напівпрозоре тільце, чорні крапки очей, безліч ніг, щетинки, словом, стандартна «екіпірування» мешканця планктонної спільноти. Як і інші її «колеги» личинка суккуліни плаває у водах світового океану в пошуках підходящого місця для дорослого життя. Ось тільки її запити вельми екзотичні. ї не цікавлять ні коралові мілини, ні залиті сонцем атоли ні похмурі скелі покритих водоростями скель.

Єдина мета, що задовольняє тонким смакам цієї істоти – це інший представник класу ракоподібних. Краб, омар, рак-відлюдник – їй згодиться все, але найбільше вона все-таки “воліє” крабів. Осівши на панцир потенційної жертви, личинка пробуравливает пробурює кальцифицинований хітиновий покрив нещасного краба і опиняється прямо в зябровій порожнині його тіла. Тут з нею відбуваються дивовижні метаморфози. Вона методом апоптозу розчиняє власні ноги, розсмоктує панцир, перетворює 90% свого тільця в живильне середовище, що покриває маленьку групу стовбурових клітин, які починають ділитися з жахливою швидкістю. В результаті тіло суккуліни перетворюється в якусь подобу кореневої системи, що обплітає більшу частину внутрішніх органів, м’язів і порожнин тіла краба. Причому, судячи з усього, сам господар цього ніяк не помічає, бо паразит докладає максимум зусиль щоб ніяк не потурбувати свого нового носія. Коренеподібні відростки суккуліни досягають його нервової системи, «підключаючись» прямо до мозку нещасного краба.

І в цей момент починається найцікавіше. Краб змінює свою поведінку. Он становится гораздо более осторожным, больше времени уделяет питанию, стараясь удовлетворить потребности паразита и свои собственные заодно. Він стає набагато більш обережним, більше часу приділяє харчуванню, намагаючись задовольнити потреби паразита і свої власні заодно. Його панцир стає набагато товщим і росте швидше. Окрім того, як не дивно, але всі інші паразити і збудники хвороб, які могли бути в його організмі виявляються знищені імунною системо, що набагато збільшила свою активність. Все це відбувається тому, що суккуліну влаштовує лише один вид влади над своїх носієм, – а саме – абсолютна влада. Імунна система краба повністю підпорядковується гормональному контролю з боку паразита. Навіть такі реакції як голод, боязнь світла і добовий ритм активності виявляються під контролем нейрохімічного апарату суккуліни. І це ще далеко не все.

Ряд ферментів, які це створіння виділяє в гемолімфу краба, запускають хімічні каскади, що зупиняють або, принаймні, сильно гальмують процес старіння носія. Краби, заражені цією істотою живуть на 20-35% довше, ніж здорові. Таким чином паразит забезпечує собі тривалий і безбідне існування під захистом потужного панцира і сильних клешень краба. Втім, все в цьому світі має свою ціну. Що суккуліне абсолютно не цікаво – так це те, щоб носій розмножувався, відволікаючись від такого необхідного процесу харчування і накопичення біомаси. Не кажучи вже про те, що ритуали залицяння багатьох крабів включають в себе небезпечні міграції на великі відстані і самогубний вихід на берег під холодними променями місяця, щоб відкласти ікру на літораль прибережних вод. Тому через півроку зараження суккуліна повністю відключає програму розмноження свого господаря, що в кінцевому рахунку призводять до дегенерації статевих органів, таким чином перетворюючи краба в великого броньованого скритного і схильного до обжерливості євнуха, приреченого на довге і сите, але самотнє і безглузде життя.

Найсумніше, що на даний момент майже не відомі механізми, які допомогли б крабові захиститися від зараження. На щастя для бідних десятиногих, паразит дуже перебірливий у виборі господаря, і далеко не всі краби навіть одного виду підходять суккуліні. Відверто кажучи, в природі не надто багато більш похмурих і жорстоких історій циклу життя, ніж ця. Проте, на цьому прикладі добре видно, наскільки далеко здатні зайти паразити в освоєнні темного мистецтва поневолення і управління життєвими процесами і поведінкою свого господаря – щоб вижити за чужий рахунок.

Втім, існують і більш досвідчені адепти мистецтва маніпулювання «свідомістю» жертви.

Браконіда

Один з них – маленький, не надто цікавий на вигляд, наїзник з сімейства браконід.

Ця паразитична оса відкладає яйця в тіла гусениць декількох видів метеликів, надаючи перевагу групі п’ядаків, відомих своєю кумедною манерою переміщення. Гусениці не дуже добре бачать, тому часто залишають без уваги раптовий і болісний, але короткий укол яйцеклада наїзника – а даремно. Втім, на даному етапі гусениця вже приречена. За один раз самка браконіди здатна відкласти від 60 до 80 яєць в тіло нічого не підозрюючої жертви. Яйця дуже швидко розвиваються, перетворюючись в маленьких, не більш друкарською крапки дванадцятого шрифту, личинок. У них немає очей, практично немає ніг – замість них ледь розвинені відростки – зате є вузька загострена голова, лснащена маленькими, але дуже рухливими щелепами.

Личинки ростуть всередині тіла господаря, харчуючись гемолімфою, але при цьому уникаючи пошкоджувати життєво-важливі органи. Зеачну частину часу гусениця навіть не помічає, що з нею щось не так. Вона продовжує харчуватися так само інтенсивно, як зазвичай, можливо навіть з більшим апетитом, тому що їй тепер доводиться «годувати» ще близько півсотні голодних ротів прямо всередині свого тіла.

Єдина зміна, яка з нею відбувається на даному етапі – це те, що гусениця перестає линяти. Линька індукується запасом поживних речовин, потрібних на синтез нової покривної оболонки і хітинового екзоскелета, а саме їх тепер їй не цілком вистачає.

Через місяць-півтора, личинки браконіди наближаються до фінальної стадії свого розвитку. І перед ними постає одна дуже істотна проблема. Їм необхідно обернутися в лялечку, а вийшовши з лялечки, молодим осам потрібно достатньо місця щоб розправити крила. Якщо вони цього не зроблять, то так і залишаться не здатними літати все соє, поза сумнівами, нещасне і коротке життя, бо будуть з’їдені першим-ліпшим хижаком. Але для цього необхідно вибратися з тіла господаря, оскільки місця для перетворення на лялечку вісімдесяти осам всередині гусениці, якою б великою вона не була, нізащо не вистачить. Проте, вихід назовні означає необхідність зіткнутися з усіма небезпеками великого світу. . Кокони ос хоча і сплетені з найтоншого і міцного шовку, все ж дуже вразливі, а личинка, що метаформується всередині , абсолютно не здатна себе захистити. Здавалося б, нерозв’язна задача.

Але оси-браконіди знайшли вихід із ситуації в прямому і переносному сенсі. Перед перетворенням на лялечки всі півсотні личинок одночасно починають прогризати зовнішній скелет гусениці, вириваючись з її тіла подібно Чужому з однойменного фільму Рідлі Скотта. Тільки відбувається це, на превеликий жах спостерігача, в реальності, нехай і в малому масштабі. Вибравшись назовні, личинки збираються в маленьку зграйку і синхронно обертаються в лялечки, оточуючи себе павутинними коконами і приступаючи до метаморфозу. Але найцікавіше тільки починається. Гусениця, як би це жахливо не виглядало, залишається жива. Вона завмирає поруч з коконами, доки її ледь працюча імунна система створює білкові плівки на місцях величезних стікаючих гемолімфою ран, завданих паразитами. Гусениця підповзає ближче до коконів і вигинається над ними дугою, прикриваючи їх своїм власним пораненим тілом. Більше того, якщо поруч з’явиться хтось, бажаючий перекусити безпорадними браконідами, гусениця буде люто захищати їх, відштовхуючись прибульця і ​​виділяючи їдкі хімікати, і не відступить зі свого поста навіть ціною власного життя. Навіть білше – дослідження показали, що вона вибірково реагує на хижаків, небезпечних для браконід, а не для себе. В експериментах на гілку з коконами і гусеницею-зомбі садили клопів-щитників, що харчуються коконами браконід, але нешкідливих для гусениць. У 17 з 19 випадків гусениці, лише помітивши клопа, починали люто трясти гілку, до тих пір, поки клоп не падав з неї і не пропадав з поля зору. Незаражені гусениці не виявляли абсолютно ніякого інтересу до клопів, тому що вони не становили загрози для них самих. Коли ж оси, нарешті, завершують своє перетворення і зламують кокони щоб полетіти і нести смерть сотням і тисячам інших п’ядунів, вони випускають феромонний сигнал, який віддає наказ змученому господареві померти. І гусениця вмирає, позаяк більше не являє ніякої цінності для паразита. Яким саме чином браконіди настільки сильно змінюють поведінку носія, поки не відомо. Або це хімічні маніпуляції з нейромедіаторною системою, або своєрідна «лоботомія» нервових стовбурів і гангліїв гусениці, але в будь-якому випадку така диявольська винахідливість і витончене підступність, поза всякими сумнівами, разюча. Браконіда змушує гусеницю забути найважливішу життєву установку, переписує найфундаментальніший інстинкт, властивий всім живим істотам складніше інфузорії – інстинкт самозбереження. І саме це забезпечило цій маленькій осі з витонченими формами перше місце в нашому параді найжахливіших паразитів Землі.

Як ми бачимо, природа чи еволюція – вибір терміна за Вами, дуже винахідлива в тому, що стосується питань забезпечення свого існування за рахунок інших живих істот.

Генетичні маніпуляції, вибірковий геноцид, хімічна кастрація, перебудова структури тіла, маніпуляція поведінкою і фізична лоботомія – ні що з цього не є «забороненим прийомом» коли мова йде про майбутнє, про виживання виду, про його процвітання і здатність відповідати на зовнішні виклики.

Природа в черговий раз продемонструвала нам, наскільки вона може бути безсердечна, безстороння, безсовісна – і прекрасна у своїй винахідливості.

Рей Ленс