Застывшие в янтаре: солнечный камень рассказал о древних паразитических грибках и муравьях-зомби

Замурованная в янтаре куколка ископаемого муравья показала, что паразитические грибы, способные превращать насекомых в зомби, существовали на 100 миллионов лет раньше, чем считалось до сих пор.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Окаменелые энтомопатогенные грибы из янтаря среднего мелового периода стали древнейшим прямым свидетельством паразитических отношений между грибами и насекомыми. Это позволяет предположить, что грибы Ophiocordyceps появились около 133 миллионов лет назад и претерпели ранние изменения в организме хозяев, которые повлияли на их эволюцию. Энтомопатогенные грибы выработали уникальные механизмы превращения насекомых в невольных соучастников собственной гибели.

Среди самых известных примеров — паразиты «муравьев-зомби» Ophiocordyceps unilateralis, которые заражают муравьев-древоточцев в тропических лесах. Проникнув в тело муравья, гриб захватывает его нервную систему, вынуждая насекомое покинуть безопасное гнездо. Муравей превращается в жуткую шестиногую марионетку, вынужденную взбираться на растение, чтобы оказаться выше колонии. Там он впивается челюстями в лист. Зажатый в смертельной хватке, муравей умирает, пока гриб медленно пожирает его ткани. Через некоторое время из задней части головы муравья появляется мицелий, на котором образуются споры. Они падают на землю, чтобы начать цикл заново со свежими жертвами.

Но муравьи — далеко не единственные жертвы грибкового контроля над разумом. На лугах и полях энтомопатогенные грибы, такие как Entomophthora grylli, поражают кузнечиков и сверчков, вызывая у них похожее пугающее поведение, известное как «болезнь вершины». По мере развития инфекции насекомое отказывается от своего обычного поведения и поднимается на верхушки трав. Там оно принимает характерную позу, часто хватаясь за растение вытянутыми наружу лапками. Когда гриб прорывается сквозь экзоскелет, он выпускает облака спор, которые оседают на ничего не подозревающих насекомых внизу. В некоторых случаях было замечено, что родственные грибу организмы заставляют своих хозяев бесцельно бродить, пока те не упадут в ручьи или пруды, где утонут, обеспечив подходящую для развития влажную среду.

Мухи тоже становятся жертвами грибковых манипуляций. Entomophthora muscae заражает обычных комнатных мух, заставляя их перед смертью забираться на возвышения, в верхние углы окон или стен. Там насекомое вытягивает хоботок, чтобы приклеиться к поверхности, создавая идеальную платформу для прорастания грибка через мягкие части тела. От трупа отходят покрытые спорами нити, которые выбрасывают в воздух инфекционные частицы, оседающие на новых хозяевах. Грибы способны подчинить даже пауков. Некоторые виды Ophiocordyceps заставляют зараженных пауков прикрепляться к листьям или веткам, прежде чем они погибнут, обеспечивая грибу возможность безопасно вырастить плодовое тело, которое рассеивает споры в окружающей среде.

Эти стратегии демонстрируют поразительную эволюционную тактику паразитических грибов. Перепрограммируя инстинкты своих хозяев, связанные с лазанием, хватанием и ходьбой, они создают идеальные условия для собственного размножения. То, что кажется бессмысленным самоуничтожением насекомого, на самом деле является хорошо продуманным планом гриба, идеально приспособленного к использованию тела и поведения своей жертвы.

Прямые ископаемые свидетельства этих взаимосвязей немногочисленны, в основном потому, что мягкие ткани грибов редко окаменевают, а их патогенную природу трудно различить в древних образцах. Предыдущие исследования задокументировали лишь несколько предположительных окаменелых останков, а оценки эволюционного происхождения грибов Ophiocordyceps основывались на ограниченном количестве контрольных точек и косвенных доказательствах.

В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, ученые описали два недавно выявленных вида грибов, сохранившихся в качинском янтаре возрастом около 99 миллионов лет. Один из двух ископаемых грибов, описанных в исследовании, — Paleoophiocordyceps gerontoformicae — был обнаружен в зараженной куколке муравья, заключенной в среднемеловой качинский янтарь. Исследователи отнесли муравья-хозяина к вымершему роду Gerontoformica, принадлежащему к подсемейству Sphecomyrminae.

Заражение, вероятно, началось внутри гнезда, поскольку муравьиные личинки сами не покидают муравейник. Рабочие муравьи могли переносить споры грибов в гнездо и затем удалить больную куколку, чтобы поддерживать гигиену колонии. В современных муравьиных колониях приняты такие же санитарные меры. Окаменевшая куколка, возможно, представляет собой ранний пример такого поведения, когда зараженная нимфа выбрасывалась из гнезда перед тем, как ее замуровывали в смоле.

Морфологические особенности P. gerontoformicae соответствуют характеристикам, наблюдаемым у существующих мирмекофильных видов Ophiocordyceps. Сочетание прикрепленной сбоку аскомы и бесполых признаков, схожих с кладой Hirsutella, указывает на то, что этот вид находится ближе к хронологическому основанию как мирмекофильных видов Hirsutella, так и O. sphecocephala.

Результаты показали, что Ophiocordyceps, вероятно, появился в раннем меловом периоде, около 133 миллионов лет назад — раньше, чем предполагалось, почти на 100 миллионов лет. Реконструкция предкового состояния показывает, что этот род изначально паразитировал на жуках, а в меловом периоде переключился на чешуекрылых и перепончатокрылых. Исследователи пришли к выводу, что эти переходы совпали с диверсификацией бабочек и муравьев, что открыло новые экологические возможности для специализации грибов.

Авторы пришли к выводу, что найденные окаменелости не только являются одними из самых древних свидетельств существования грибов, поражающих насекомых, но и подтверждают мнение о том, что Ophiocordyceps эволюционировал вместе со своими хозяевами.

Недавно Hi-Tech Mail опубликовал материал о синдроме белого носа (white nose syndrome)  — смертельной грибковой инвазии впадающих в спячку летучих мышей.

Поделиться