Władcy umysłów

Niektóre pasożyty w ewolucyjnym wyścigu zbrojeń z gospodarzem odniosły całkowite zwycięstwo. Potrafią przejąć kontrolę nad jego zachowaniem. A nawet doprowadzić go do samobójczej śmierci.

30.07.2019

Czyta się kilka minut

Osa szmaragdowa, występuje na terenie południowej Azji, wyspach Pacyfiku oraz Afryki / KIMIE SHIMABUKURO / GETTY IMAGES
Osa szmaragdowa, występuje na terenie południowej Azji, wyspach Pacyfiku oraz Afryki / KIMIE SHIMABUKURO / GETTY IMAGES

Pasożyty są mistrzami manipulacji. Słowo to pochodzi z języka greckiego (℗αράσιτος) i oznacza „jedzący przy stole innego”. Biologiczna definicja opisuje relację pasożyta z gospodarzem jako korzystną tylko dla tego pierwszego – co sprowadza się do podkradania dóbr drugiego organizmu. Pasożyt może z nich korzystać z zewnątrz albo z przytulnej kryjówki, która znajduje się w środku ciała gospodarza. W obu przypadkach wysysa ze swojej ofiary życiodajne soki, często uszkadzając przy tym tkanki nieszczęśnika. Gospodarz na tym związku może „zyskać” jedynie produkty metabolizmu swojego lokatora, którymi dodatkowo jest zatruwany. Pasożyt zazwyczaj nie doprowadza do śmierci swojego żywiciela, bo jeśli ten zginie, umrze też sam intruz. Czasem jednak skłania się do tak drastycznego posunięcia – gdy chce się rozmnożyć i nie dysponuje bardziej pokojową metodą przekazania genów potomstwu.

Ofiara nitnikowca

Nadrzewek długoskrzydły (Meconema thalassinum) to niewielki, jasnozielony pasikonik. Można go spotkać w Polsce m.in. w parkach i ogrodach. Na jednym z łatwych do znalezienia w internecie zdjęć owad jest blady jak trup. Faktycznie, zdjęcie wykonane zostało post mortem. Nadrzewka zabił inny organizm, który wychodził akurat z jego odwłoka. Mowa o Spinochordodes tellinii. Ten dłuższy i znacznie cieńszy od gospodarza organizm to jeden z gatunków nitnikowca – cienki robak, którego dorosła forma żyje w jeziorach, natomiast postać larwalna rozwija się w pasikonikach.

Przed nitnikowcem stoi nie lada zadanie. Kiedy dorośnie, musi w jakiś sposób dostać się ze środowiska lądowego do środowiska wodnego. Metodę uwolnienia z pasikonika można zobaczyć na wspomnianej fotografii. Robi to przez odwłok, przebijając się przez powłoki ciała swojej ofiary. Ciekawsza jest odpowiedź na pytanie, które dotyczy transportu Spinochordodes tellinii do wody. Zakażony pasikonik, pełniący funkcję środka komunikacji, chętnie do niej skacze. Dlaczego?

Ponieważ nitnikowiec zmusza go do samobójstwa.

Historia przeciętnego pasikonika może wyglądać następująco: spragniony wody owad nocą udaje się na brzeg jeziora. Niestety, nieopodal samica nitnikowca zniosła jaja, z których wykluły się larwy. Natura wyposażyła je w odpowiednie narzędzia, dzięki którym mogą wwiercić się w ciało pasikonika. To sztyletowate wyrostki i kolce, które mają na swoim ryjkowatym stożku gębowym.

Larwa traktuje owada nie tylko jako mobilny inkubator, ale także darmową stołówkę. Żywi się jego tkankami, a gdy dorośnie, manipuluje pasikonikiem, aby ten wskoczył do wody. Co ciekawe, zaczyna go kontrolować dopiero wtedy, kiedy znajdzie się on nieopodal brzegu jakiegoś zbiornika wodnego. Wtedy nitnikowiec uruchamia maszynerię biochemiczną, która zaczyna sterować zachowaniem owada. Jedne z produkowanych cząsteczek zaburzają ruchy geotaktyczne (czyli kierowane siłą grawitacji), inne zmuszają komórki owada do śmierci, być może zmieniając sygnały w jego układzie nerwowym. Kolejne regulują wydzielanie neuroprzekaźników, które odpowiadają za przesyłanie sygnałów w komórkach nerwowych.


POLECAMY: Wszystkie stworzenia w najlepszych tekstach. Tokarczuk, Stasiuk, Hołownia, de Waal, Robiński, Łubieński, Zajączkowska: 172 strony znakomitych Autorek i Autorów o zwierzętach - i relacjach ludzi ze zwierzętami. Wydanie specjalne „Zwierzenia zwierząt" już w kioskach!


Jednak według naukowców nie te molekuły są najważniejsze. Pierwsze skrzypce grają białka, które należą do rodziny zwanej Wnt. Pasożyt produkuje dwie cząsteczki z tej grupy. Wyglądają niemal identycznie jak molekuły produkowane przez pasikonika, których zadaniem jest kontrola rozwoju układu nerwowego. Dzięki podobieństwu cząsteczki nitnikowca mogą się pod nie podszyć i nieźle namieszać. Prowadzi to do dziwnego zachowania pasikonika.

Oczywiście próbuje on się bronić przed tą biochemiczną pułapką. Produkuje aż sześć rodzin białek, które również uczestniczą w rozwoju układu nerwowego, tak jakby chciał przeciwdziałać skutkom ataku. Jeśli mu się to nie uda, zainfekowany pasikonik popełnia samobójstwo, skacząc do zbiornika wodnego. Wtedy możemy obserwować sytuację, którą znamy z opisywanego zdjęcia. Następnie dorosła postać nitnikowca, która jest dwa-trzy razy dłuższa niż pasikonik, zaczyna poszukiwać partnera do rozrodu. Samica znosi jaja i cykl się powtarza.

Mrówka zombie

Manipulacja zachowaniem nie musi odbywać się wyłącznie poprzez oddziaływanie na układ nerwowy gospodarza. Przenieśmy się do lasów Tajlandii i Brazylii, gdzie żyje grzyb Ophiocordyceps unilateralis. Jeśli chcemy go znaleźć, nie skupiajmy wzroku na glebie czy korze drzew. On żyje inaczej – we wnętrzu mrówki. Potrzebuje jej do wzrostu oraz wytwarzania zarodników, które służą do zainfekowania kolejnych ofiar.

To nie jest operacja prosta logistycznie. Gdyby mrówka padła w korytarzach gniazda, truchło od razu zostałoby usunięte przez współtowarzyszy, którzy mają bardzo dobrze rozwinięte zachowania higieniczne. Owad musi zostać poprowadzony na śmierć i zginąć poza mrowiskiem, ale w takim miejscu, żeby zakażenie innych mrówek było dalej możliwe. Jak do tego dochodzi?

Zakażone osobniki chodzą samotnie. Podróżują z gniazda w pobliże nisko rosnących leśnych roślin, na które zaczynają się wspinać. Liście, które wybierają, nie wydają się być przypadkowe. Powinny znajdować się ok. 25 cm nad ziemią, po północno-zachodniej stronie rośliny, gdzie wilgotność wynosi 94-95 proc., a temperatura waha się od 20-30 stopni Celsjusza. Wymagania są dosyć rygorystyczne, ale właśnie w takich warunkach grzyb rozwija się najlepiej. W takim miejscu mrówka wgryza się w żyłkę liścia i kończy swój żywot. Rozrastające się ciało grzyba powoli zajmuje całe wnętrze pancerza, zastępując stopniowo trawione narządy wewnętrzne. Mięśnie aparatu gębowego również ulegają zniszczeniu. W dodatku na skutek różnych zmian biologiczno-biochemicznych ich pozostałości nie są zdolne do wykonywania ruchu. Pozostają zaciśnięte nawet po śmierci – potrzebne są przecież do podtrzymywania ofiary przyczepionej do rośliny.

Grzyb tymczasem umacnia połączenie z liściem, przygotowując się do najważniejszego zadania. Gdy owad już nie żyje, z jego głowy wyrasta łodyżka, na której końcu widnieje kulkowaty twór z zarodnikami. Badania pokazały, że mają one pole rażenia około jednego metra kwadratowego. Sukces inwazji na kolejne mrówki jest bardzo duży, ponieważ grzyb znajduje się bezpośrednio nad traktem, którym maszerują współplemieńcy jego ofiary.

Zgłębiając mechanizm tej manipulacji, naukowcy przeprowadzili badania mikroskopowe mrówki. Zdjęcia mięśnia żuchwy pokazały, że są one poprzerastane przez strzępki grzyba. Podobnej relacji z tkanką gospodarza nie zanotowano w głowie ofiary. Ciało intruza lokowało się na jej obrzeżach, nie wrastając w układ nerwowy. Ponadto podczas badań odkryto, że grzyb w kontakcie z mięśniami produkuje inne metabolity niż w kontakcie z komórkami mózgu. Według naukowców może to być sygnał, że O. unilateralis steruje mrówką, oddziałując bezpośrednio na mięśnie. Staje się jak lalkarz, który pociąga za sznurki marionetki.

Ta ścisła zależność między oboma organizmami trwa już bardzo długo. Jej ślady można zobaczyć nawet w skamieniałościach. Zauważono je na liściu, który znaleziono w Messel w Niemczech. Początkowo ślady były interpretowane jako pozostałości posiłku mrówek, ale specjaliści oddalili te przypuszczenia. Żyłki mają małą wartość odżywczą, a czasem mogą nawet być dla mrówek trujące. Ostatecznie w śladach na liściach dopatrzono się działania mrówki zombie. Kształt symetrycznie rozłożonych po obu stronach żyłki otworów odpowiadał temu, który spotyka się dzisiaj. Oznacza to, że ta ciekawa strategia ma przynajmniej 48 mln lat, bo na taki okres datowano materiał roślinny.

Karaluch na smyczy

Równie ciekawym zachowaniem charakteryzuje się osa szmaragdowa (Ampulex compressa). Ten ciepłolubny gatunek występuje pospolicie w lasach tropikalnych oraz miejscach o bogatej roślinności na terenie południowej Azji, wyspach Pacyfiku oraz Afryki. Podobnie jak nitnikowiec, steruje ona układem nerwowym. Jednak w odróżnieniu od niego działa z zewnątrz. Wykorzystując jad, niespełna 3,5-centymetrowa samica tego gatunku potrafi podporządkować sobie sporego karalucha, który staje się inkubatorem dla jej larw. Szczególnie upatrzyła sobie trzy jego gatunki. Wśród nich znajduje się przybysza amerykańska (Periplaneta americana), którą można spotkać również w Polsce.

Samica osy gotowa do złożenia jaj wypatruje potencjalnej ofiary przez pewien czas. Szuka jej zazwyczaj w poszyciu leśnym. Gdy zauważy karalucha, podlatuje i żądli go, dwukrotnie wstrzykując jad, którego zadaniem jest skutecznie otępić karalucha. Pierwszy strzał skierowany jest w „klatkę piersiową”. Biochemiczny koktajl paraliżuje przednie odnóża ofiary na mniej więcej pięć minut. Karaluch się uspokaja. Dzięki temu drugie ukłucie może być precyzyjniejsze. Kolejnym celem jest głowa, a dokładnie miejsce, gdzie znajduje się obszar kontrolujący odruch ucieczki. Karaluch traci chęć na spontaniczne poruszanie, ale pod dyktando osy chodzi całkiem sprawnie.

Jednak zanim karaluch zostanie zaciągnięty do norki, osa odrywa połowę z każdej z jego anten – wypustek znajdujących się na głowie. Tym krótkim posiłkiem osa prawdopodobnie uzupełnia płyny albo sprawdza ilość wstrzykniętego jadu. Zbyt mała jego dawka mogłaby nie wystarczyć do utrzymania karalucha w oszołomieniu przed wylęgiem larwy. Zbyt duża mogłaby go zabić, co również dyskwalifikowałoby go jako inkubator. Tak przygotowana ofiara zaciągana jest przez osę do przygotowanej norki. Za smycz służy jedna z anten. Osa układa nieszczęśnika w środku komory i składa około dwumilimetrowe jajo na jego brzuchu. Wychodząc na zewnątrz, wejście upycha kamieniami. Tym samym tworzy zaporę przed potencjalnymi drapieżnikami liczącymi na łatwy posiłek.

Żywy, ale sparaliżowany karaluch staje się zapasem jedzenia dla wylegającej się larwy. Dzieje się to po około trzech dniach od złożenia jaja. Żarłoczne maleństwo żywi się na brzuchu nieszczęśnika do pięciu dni, potem wgryza się w jego ciało. Przez nieco ponad tydzień młodociana postać osy posila się narządami wewnętrznymi swojej ofiary. Uważa przy tym, żeby nie uśmiercić jej od razu. Musi to jednak wreszcie nastąpić. Larwa staje się tworzącą kokon poczwarką. W nim się rozwija, a gdy dorośnie, wychodzi z martwego ciała karalucha, żeby zacząć dorosłe życie.

Od pierwotniaków do narkotyków

Przytoczone przykłady obrazowały manipulację między organizmami o podobnych rozmiarach. Nie jest to jednak reguła. Niewielkim, nawet mikroskopowym pasożytom mogą poddawać się zwierzęta znacznie większe.

Z ofiarami o bardziej pokaźnych rozmiarach świetnie radzi sobie pierwotniak Toxoplasma gondii, który wygląda jak niewielki półksiężyc. W cyklu życiowym gości u dwóch rodzajów żywicieli. Pierwszym, pośrednim, są ptaki i ssaki. Flagowym jest mysz. W niej toksoplas­­ma rozwija się bezpłciowo.

Drugi z nich to żywiciel ostateczny. W tej grupie znajdziemy różne gatunki kotowatych, również te mieszkające w naszych domach. Właśnie w ich jelitach toksoplazma może rozmnożyć się płciowo, tworząc tzw. oocysty. Są to otoczone grubą otoczką twory, w których rozwija się następne pokolenie pierwotniaka, gotowe do infekcji. Wydalane na zewnątrz mogą zakazić kolejne zwierzęta, w tym wspomnianą mysz. Tak cykl się zamyka.

Toxoplasma gondii jest w stanie zwiększyć prawdopodobieństwo przeniesienia się z myszy do kota. Robi to poprzez zmianę zachowania gryzonia w stosunku do napastnika. Rozregulowuje m.in produkcję jednego z neuroprzekaźników – dopaminy. Badania pokazały, że zainfekowane myszy w kontakcie z kocim moczem są pobudzone seksualnie oraz mają powiększone jądra. Inaczej reagują na zapach uryny swojego naturalnego wroga – staje się ona dla nich afrodyzjakiem. Mysz zamiast uciekać, nęcona jest jej zapachem, co wystawia gryzonia na niechybną śmierć w łapach kręcącego się w pobliżu kota.

Ludzie również mogą się zarazić toksoplazmozą. Może to nastąpić poprzez zjedzenie nieumytych warzyw, na których znajdują się oocysty pasożyta, lub po pracy w ogródku, gdzie kontaktujemy się z ziemią zanieczyszczoną odchodami zarażonego kota. Możemy również zachorować poprzez zjedzenie mięsa zwierząt, w których zagościł pasożyt. Fizyczna reakcja na toksoplazmozę zależy od ogólnego stanu zdrowia osoby zainfekowanej. Z reguły ci o dobrej odporności przechodzą toksoplazmozę w sposób mało destrukcyjny. Objawy mogą przypominać grypę (gorączka, osłabienie i bóle mięśniowe). Choroba może być niebezpieczna dla osób cierpiących na niedobory odporności, a także dla płodów. Gdy matka zarazi się toksoplazmozą w pierwszym trymestrze, może to prowadzić do poronienia. Coraz częściej naukowcy stawiają również pytanie, czy pasożyt może wpłynąć na psychikę człowieka.

Znamy badania, które wykazują pewne powiązania między zakażeniami T. gondii a samobójstwami. To nie wszystko – pewną korelację widzimy też, gdy chodzi o skłonność do sięgania po narkotyki, do niebezpiecznej jazdy czy szybkiego wpadania w gniew. Osoby mające toksoplazmozę wydają się mniej ostrożne. Temat ten oczywiście wymaga gruntownego przebadania, ale potencjalne połączenie zakażenia z takim zachowaniem miałoby sens. Przecież T. gondii może starać się manipulować również umysłem człowieka, próbując doprowadzić go do szybszej śmierci.

Tym samym zwiększa prawdopodobieństwo zjedzenia swojej ofiary przez kota, gdzie pasożyt będzie mógł rozmnożyć się płciowo. Jak w horrorze. ©

Dziękujemy, że nas czytasz!

Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →

Dostęp 10/10

  • 10 dni dostępu - poznaj nas
  • Natychmiastowy dostęp
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
10,00 zł

Dostęp kwartalny

Kwartalny dostęp do TygodnikPowszechny.pl
  • Natychmiastowy dostęp
  • 92 dni dostępu = aż 13 numerów Tygodnika
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
79,90 zł
© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]
Mariusz Gogól – doktor biochemii, biolog, popularyzator nauki. Specjalista komunikacji naukowej związany ze Stowarzyszeniem Rzecznicy Nauki od początku jego działalności. Współpracuje m.in. z Państwowym Wydawnictwem Naukowym, Serwisem Nowaja Polsza oraz… więcej

Artykuł pochodzi z numeru Nr 31/2019