Realitatea ciupercilor din The Last of Us și zombii din natură: ce se întâmplă cu “victimele”

Păcat de biata furnică dulgher nebănuită care, fără să vrea, se infectează cu spori împrăștiați de o ciupercă parazită din genul Cordyceps.

Sporii se atașează de furnică și germinează, răspândindu-se prin corpul gazdei prin niște fire lungi numite micelii. Cordyceps își transformă gazda într-un sclav zombi, obligând furnica să urce în vârful celei mai apropiate plante și să-și strângă fălcile minuscule într-o strângere mortală în jurul unei frunze sau crenguțe.

Ciuperca devoră apoi încet furnica, răsărindu-i prin cap într-o ultimă indignare. Apoi creșterile bulboase de la capetele miceliului au izbucnit, eliberând și mai mulți spori în aer, pentru a infecta și mai multe furnici nebănuite. Nu este o modalitate foarte bună de a murii, întregul proces poate dura între patru și 14 zile.

Există mai mult de 400 de specii diferite de ciuperci Cordyceps, fiecare vizează o anumită specie de insecte, fie că este vorba de furnici, libelule, gândacii de bucătărie, afide sau gândăcei. Aspectul de zombificare a făcut din ciupercă preferata documentarelor despre natură. De asemenea, și-a făcut loc în cultura populară, cum ar fi jocul și serialul The Last of Us, în care o ciupercă parazită reușește să evolueze și să „sară” astfel încât infectează și oamenii. Dar oamenii de știință sunt dornici să studieze Cordyceps pentru a afla mai multe despre originile și mecanismele complicate din spatele acestor tipuri de boli pe bază de agenți patogeni.

Marcel Ciolacu, anunț îmbucurător pentru români: Când aderăm la Schengen terestru și scăpăm de vizele pentru SUA. Se va întâmpla mai repede decât ne imaginam

A fost finalizată fabrica de peste 18 milioane de euro din România: „Locuri de muncă bine plătite”

Păpușar parazitar

David Hughes, un entomolog la Universitatea Penn State, a studiat relația fascinantă dintre furnicile dulgher și partenerul lor parazit, Ophiocordyceps unilateralis, de ani de zile, în speranța de a afla mai multe despre modul în care ciuperca își controlează gazda condamnată. Cercetările anterioare au arătat că zombificarea s-ar putea datora eliberării unei substanțe chimice speciale care face ca mușchii din mandibulele furnicilor infectate să se contracte forțat pentru acea mușcătură de strângere a morții.

În 2017, prof. Hughes și echipa sa au scanat bucăți ultra-subțiri de furnici infectate sub un microscop puternic pentru a construi un model 3D, marcând cu grijă care părți erau furnici și care erau ciuperci. Asta le-a oferit o privire mult mai detaliată asupra a ceea ce se întâmplă structural la nivel celular. Ei au descoperit un procent surprinzător de mare de celule fungice în corpurile furnicilor. Celulele au fost concentrate direct în afara creierului, fără a pătrunde vreodată în creier.

În schimb, celulele fungice au format o rețea 3D elaborată, interconectată, permițându-le să comunice între ele și să facă schimb de nutrienți. În esență, au tăiat creierul de restul corpului furnicii, astfel încât celulele conectate în rețea să-i poată controla comportamentul. După cum a scris Ed Yong pentru publicația The Atlantic, „furnica își încheie viața ca prizonieră în propriul său corp. Creierul ei este încă pe scaunul șoferului, dar ciuperca are volanul”.

Acum, laboratorul Hughes s-a întors cu o nouă lucrare în biologie experimentală. Acest ultim studiu „ne oferă o imagine mai amplă a interacțiunilor ciupercă-gazdă care au loc în mușchii mandibulei maxilarului furnicilor infectate în momentul mușcăturii”, a spus Colleen Mangold de la Penn State, co-autor al lucrării. Aceste interacțiuni sunt probabil ceea ce se află în spatele mușcăturii morții, deoarece ciuperca nu se atașează direct de creierul unei furnici infectate. Mai degrabă, sparge membrana care acoperă fibrele musculare ale maxilarului, provocând contracții suficient de puternice pentru a deteriora sau distruge filamentele musculare care alunecă unul pe lângă celălalt atunci când mușchii se contractă.

Deoarece această ciupercă se dezvoltă în medii calde și umede (Brazilia sau Carolina de Sud), oamenii de știință de la U-Penn au recreat un mediu similar în laborator. Au colectat spori de la furnicile infectate și i-au injectat în furnici sănătoase în laborator. Trucul aici a fost determinarea dozei corecte de spori.

„Dacă injectăm prea puțini spori, furnica poate lupta împotriva infecției”, a spus Mangold. „Cu toate acestea, dacă injectăm prea multe, furnica ar putea muri la scurt timp după inoculare, fără nicio schimbare de comportament. Așa că a trebuit să găsim o doză undeva la mijloc.”

Mediul de laborator a fost proiectat pentru a simula cât se poate de bine condițiile din natură, nu cu un cuib de colonii de furnici. „Ciuperca nu se poate dezvolta până la un stadiu matur, infecțios în interiorul cuiburilor de furnici”, a spus Mangold. „Acest lucru se datorează probabil faptului că furnicile sănătoase îndepărtează uneori fizic furnicile infectate din cuib și/sau condițiile din cuib, cum ar fi umiditatea sau temperatura, nu sunt optime pentru creșterea fungică. Când o furnică infectată este departe de cuib, ciuperca poate crește și se poate maturiza, iar sporii infecțioși pot fi eliberați”.

Mușchi la microscop

Pe măsură ce insectele infectate mureau, Mangold și echipa le-au înghețat și au îndepărtat mușchii maxilarului pentru conservare. Apoi au studiat acele țesuturi sub un microscop electronic cu scanare (SEM). Acele imagini au arătat în mod clar filamentele de ciupercă care pătrund în țesutul muscular, dar joncțiunile neuromusculare – unde semnalele nervoase din creier ar intra în mușchi pentru a le controla mișcarea – au rămas intacte, ceea ce indică faptul că ciuperca nu afectează direct creierul unei furnici infectate. Echipa a observat, de asemenea, particule ciudate asemănătoare veziculelor atașate de țesutul infectat, deși nu este clar dacă acestea sunt produse de ciupercă sau de furnica gazdă.

Echipa va încerca în continuare să izoleze veziculele asemănătoare mărgelelor pentru a afla ceva mai multe despre ele. „Vrem să știm dacă provin de la ciupercă sau de la gazdă și ce este ambalat în interiorul lor”, a spus Mangold. Dacă veziculele provin de la ciupercă, asta ar sugera că orice se află în interior joacă un rol în contracția musculară – poate prin secretarea unei substanțe care provoacă spasme în mușchi – sau mediază comunicarea dintre celulele fungice.

Dacă veziculele provin de la furnicile gazdă, conținutul ar putea fi un răspuns imun de vreun fel. Oricum, „înțelegerea mai mult despre aceste vezicule poate ajuta la furnizarea de informații despre interacțiunile gazdă-patogen”, a spus Mangold.

Furnicile dulgher nu sunt singurele specii care sunt ținte pentru acest tip de infecție asemănătoare zombie; sunt doar una dintre cele mai cunoscute. „Există o serie de alte sisteme în care vedem schimbări de comportament la gazdele infectate de un microb”, a spus Mangold, arătând ca exemplu furnicile infectate cu Pandora formicae. „Cu toate acestea, mecanismele specifice care stau la baza schimbării comportamentale ale gazdei sunt diferite între cele două sisteme. De aceea va fi interesant să studiem fiecare sistem și să vedem unde descoperirile noastre sunt similare și unde sunt diferite”.