Опасный паразит O. unilateralis: последствия от воздействия «зомбирующего» гриба оказались еще хуже, чем считали ученые

Этот грибок отличается от других представителей царства. Он состоит из двух элементов: первой частью становится погибший муравей, а второй – небольшой росток, проглядывающий из головы насекомого. Когда коробочка со спорами лопается, паразит «отправляется» на поиски новых жертв. Но чем опасен кордицепс однобокий для человека?

Патогенные грибы кордицепс – род спорыньевых грибов, паразитирующих на других растениях и, в особенности, насекомых. Широкое распространение кордицепс получил в тропических регионах, заселенных его будущими жертвами. Гриб сумел продвинуться и дальше – ученые заметили его следы в лиственных лесах, расположенных в умеренном климате. На сегодняшний день в научном сообществе выделяют более 400 видов этих паразитов. И однозначного ответа, вреден ли кордицепс для человека, пока нет.

Наиболее распространенные виды этого гриба:

Самый известный грибок, приобретший популярность у писателей и режиссеров-фантастов – кордицепс однобокий, или Ophiocordyceps unilateralis. Грибы, зомбирующие насекомых, приспособились к обитанию в разных широтах и поменяли собственную стратегию по захвату заложников: в тропиках грибы паразитируют на муравьях-древоточцах. Они пронзают экзоскелет насекомых и, с помощью выделения химических веществ, меняют характер их поведения. Инфицированные муравьи, словно загипнотизированные, взбираются на лист. Тем самым они обеспечивают питание и благополучное развитие паразита. В умеренных широтах грибы ведут муравьев к побегам или веточкам, чтобы создать более твердый фундамент для роста.

У бразильских муравьев-плотников и без того их нелегкую жизнь дополняет весьма странное обстоятельство – они могут превратиться в самых настоящих зомби. Это происходит из-за заражения паразитическим грибком. Зараженный паразитом, муравей оставляет уют своего родного гнезда и отправляется блуждать в чащу леса, условия которого больше подходят грибу-паразиту для полноценного созревания. Обычно муравей цепляется лапками за нижнюю сторону листа, после чего замирает, тем самым окончательно принося себя в жертву. Гриб кордицепс однобокий продолжает развиваться внутри его тела, пока в конце концов не пронзит головной отдел и не высвободит новые споры. Весь этот процесс занимает примерно 10 мучительных для насекомого дней, на протяжении которых большую часть времени муравей остается в живых. Кошмар наяву, не правда ли?

Споры гриба-паразита попадают в организм муравья-древоточца, спустившегося на землю в поисках пищи, через дыхательные отверстия. Около двух-трех недель паразит Ophiocordyceps unilateralis поглощает мягкие ткани жертвы, прежде чем начинает «руководить» муравьем – споры прорастают в тело насекомого и влияют на его симпатическую нервную систему. Позже инфицированное насекомое покидает колонию и отправляется на поиски благоприятного для развития гриба место – под полог леса. Уходят из муравейника насекомые именно в утренние часы, подчиняясь солнечному ритму.

Муравей взбирается на высоту 20-30 сантиметров над землей и цепляется челюстными мышцами за крупный сосуд листа на его внутренней стороне. Через эту жилку гриб получает воду и необходимые для роста вещества. А спустя неделю из членистоногого вырастает плодовое тело кордицепса однобокого с коробочкой спор сверху, готовой к размножению. А опасен ли кордицепс для человека?

Науке уже давно известен этот феномен, однако ученым потребовалось время, чтобы наконец понять, как именно паразитический гриб O. unilateralis руководит своими жертвами, словно он – искусный кукловод. Его часто называли «мозговым паразитом», однако исследование, опубликованное в феврале 2021 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, опровергает данную теорию. Оказалось, что мозг насекомого остается неповрежденным, а контроль за своим хозяином паразит осуществляет путем внедрения в мышечные волокна по всему телу! Таким образом зараженный муравей становится для гриба своего рода «мясными доспехами» и средством передвижения, а часть клеток тканей муравья в процессе заменяются на грибные.

Чтобы сделать это удивительное открытие, Дэвид Хьюз (а именно он впервые обнаружил гриб-паразит кордицепс однобокий) начал обширное исследование, в котором приняла участие международная команда энтомологов, генетиков, программистов и нейробиологов. Цель их работы состояла в том, чтобы изучить клеточные взаимодействия между паразитом и его хозяином в ходе критической стадии жизненного цикла первого – той, во время которой муравей-древоточец вцепляется в лист своими мощными мандибулами.

Ведущий автор исследования, Маридель Фредериксен, кандидат в докторанты в Университете Базельского зоологического института в Швейцарии, заявила, что грибок Ophiocordyceps unilateralis выделяет тканеспецифические метаболиты в организм хозяина, вызывая тем самым изменения в экспрессии генов. Это также приводит к атрофии мышц нижней челюсти муравья, чтобы тот уже никогда не смог разжать их и позволить своему телу упасть на землю – это вызвало бы преждевременную гибель насекомого или подвергло бы паразита лишнему риску. Впрочем, до начала работы ученые не знали, как именно грибок координирует свои действия, чтобы так ловко манипулировать организмом хозяина.

Для проведения исследования ученые заразили грибом O. unilateralis муравья-плотника. При этом некоторые особи получили дозу менее опасного, не зомбирующего грибкового патогена, известного как Beauveria bassiana, или Боверия Басси – они служили в качестве контрольной группы. Сравнивая динамику заболевания, вызванного этими двумя грибами, исследователи смогли выделить специфические физиологические проявления деятельности кордицепса однобокого у муравьев.

С помощью электронных микроскопов, группа создала трехмерную модель, позволяющую определять местоположение, численность и активность грибковых тканей внутри тел насекомых. Для этого были взяты образцы этих тканей размером всего 50 нанометров, а наблюдение велось с помощью приборов, способных мониторить и обрабатывать изображение с частотой 2 тысячи раз за 24 часа. Чтобы проанализировать внушительный объем поступающих данных, ученые обратились к искусственному интеллекту: алгоритм, основанный на глубоком обучении, в ходе анализа выделял различия в деятельности грибковых и муравьиных клеток. Это позволило исследователям наглядно увидеть то, на какой стадии заболевания ткани организма все еще принадлежали насекомому, а где уже были преобразованы в гриб Ophiocordyceps unilateralis.

Результаты оказались одновременно чрезвычайно интересными и пугающими. Клетки O. unilateralis распространялись по всему телу муравья, от головы и грудного отдела до живота и ног. Более того, они были взаимосвязаны, создавая своего рода коллективную биологическую сеть, которая и контролировала поведение муравьев. Хьюз отметил, что под конец высокий процент клеток в организме хозяина превратился в клетки гриба – тот буквально сделал насекомое частью самого себя.

Но самое удивительное заключалось в том, что мозговая ткань осталась... нетронутой. «Обычно поведение животных контролируется мозгом, передающим сигналы мышцам, но результаты нашего исследования показывают, что паразит контролирует поведение хозяина с помощью периферических систем», объясняет Хьюз. «Почти как кукловод, тянущий за нитки, чтобы управлять движениями марионетки, грибок кордицепс однобокий также контролирует мышцы муравья, манипулируя конечностями и мандибулами хозяина».

До сих пор неизвестно, как именно гриб заставляет муравья двигаться по направлению конкретного листа. Ученые полагают, что факт целостности мозга – это на самом деле ключ к решению головоломки: гриб кордицепс однобокий использует потенциал муравьиного мозга достаточно долго, чтобы тот был жив и смог самостоятельно найти подходящую «площадку» для размножения паразита. Другая теория заключается в том, что гриб косвенно влияет на мозг, в частности на его сенсорные функции, чтобы «управлять» муравьями и заставлять их уходить в лес.

Гаймодо Чарисса де Беккер, энтомолог из Университета Центральной Флориды, не принимавшая участия в последнем исследовании, уверена, что проделанная работа подтверждает тот факт, что гриб-паразит O. unilateralis может контролировать хозяина с помощью специальных секреционных соединений, которые играют роль нейромедиаторов. На это указывают в первую очередь данные, полученные при изучении грибкового генома.

Почему для нас так важно узнать о свойствах кордицепса? Понимание механизма зомбирования открывает целый ряд перспектив. В первую очередь, это синтез новых биологически активных соединений, которые могут быть использованы в качестве мощных лекарственных средств. Кроме того, ученые обратили внимание на то, что у гриба Ophiocordyceps kimflemingiae (родственного гриба-паразита) проявляются признаки активности в рамках «биологических часов»: одни гены гриба активны в дневное время, другие — в ночное. Судя по всему, ночью гриб активирует секрецию белков, которые могут взаимодействовать с мозгом хозяина, таким образом обеспечивая собственное доминирование над его нервной активностью. Кто знает, может быть в будущем подобный коктейль из имплантов и нейромедиаторов даст нам возможность управлять мозгом человека и, таким образом, раскрыть все его секреты?

Но может ли паразит кордицепс однобокий добраться до человека, как и другие грибки, и опасен ли он для человека? Существуют грибы, которые могут развиваться в организме человека в виде одноклеточных дрожжей: наиболее активно они попадают через органы дыхания, порой – после инвазивных медицинских вмешательств. Например, около 80% человечества являются носителем Candida albicans, который при снижении иммунитета вызывает кандидоз полости рта или генитальный микоз. Но с такими болячками нам справиться несложно.

К слову, гриб-паразит также существует в форме дрожжей. Но вырасти из человека он попросту не может: температура нашего тела слишком высока, чтобы кордицепс чувствовал себя внутри организма спокойно. Многие инфекции развиваются только на поверхности кожи – там «прохладнее». Кордицепса однобокого нам не только не стоит бояться – сегодня он плотно вошел в медицинскую сферу и используется в качестве пищевой добавки в напитки или прописанные врачом таблетки. Так что в ближайшем будущем апокалипсис нас точно не ждет.

Грибы-паразиты собирают в Гималаях и на Тибете – отделяют от погибших жертв и отправляют в банки в виде порошка, таблеток, сиропов. Кордицепс действительно стал популярным БАДом, в особенности, он активно используется в медицине Соединенных Штатов Америки. Но о лекарственных «способностях» гриба знали еще тысячи лет назад на Востоке: кордицепс стоял в ряду других лекарств, спасавших буквально от любого недуга. В кордицепсе однобоком действительно содержится множество необходимых организму витаминов. Считается, что кордицепс улучшает физическую активность за счет увеличения кровотока и выработки органами кислорода.

В 2004 году для научного журнала «Chinese Journal of Integrative Medicine» китайскими учеными было проведено исследование с целью узнать о вреде и пользе кордицепса для человека. В течение шести недель они давали тридцати пожилым участникам эксперимента, пока те занимались на велотренажерах, три грамма синтетического штамма кордицепса. В другие дни их заменяли на таблетку-пустышку – плацебо. В конце исследования выяснилось, что уровень физической подготовки увеличился на 7% у тех, кто принимал штамм, а после пустышки никаких изменений не последовало. В ходе другого исследования двадцать восемь участников от 18 до 36 лет повторили эксперимент на велотренажерах. В первую неделю физическое состояние испытуемых оставалось стабильным и только через месяц стало заметно улучшение работоспособности на 11% по сравнению с плацебо.

Различные эксперименты проводились не только на людях: грызуны, которым группа китайских ученых вводила раствор с кордицепсом однобоким, были реже подвержены почечной недостаточности и сахарному диабету, а также сердечно-сосудистым заболеваниям и заболеваниям дыхательных путей. Кроме того, мыши, которым давали гриб-паразит, беспощадно убивающий в дикой природе муравьев, жили на пару месяцев дольше тех, кого кормили плацебо.

О лечебных свойствах гриба-паразита кордицепса впервые узнали пастухи, которые около двух тысяч лет назад пасли яков на Тибетском нагорье. По весне быки разрывали копытами землю, чтобы добыть необычную траву – то были отростки гриба, паразитирующего на гусеницах. Пастухи заметили, как положительно влияет кордицепс однобокий, тогда еще никому не известный, на поведение и самочувствие скота: яки становились более подвижными и плодили здоровое потомство. И решили попробовать сами. Еще в древности было отмечено улучшение работы дыхательных путей, повышение иммунитета и работоспособности репродуктивной системы – болеть тибетские пастухи почти перестали.

Позднее выяснилось, что в действительности кордицепс не опасен для человека. Он обладает большим количеством необходимых для организма витаминов и минералов, которые улучшают состояние здоровья:

Согласно исследованиям, применение кордицепса однобокого особенно полезно для профилактики против вирусов и бактерий, а также раковых клеток. Когда все полезные вещества «включаются» в ДНК патогенов, они повреждают микроорганизмы и останавливают дальнейшее размножение и уничтожают их. Кордицепс оказался эффективен в борьбе против туберкулеза и болезни Хансена. Гриб-паразит, в природе разрушающий тела насекомых, употребляют в качестве препарата для восстановления ВИЧ-инфицированного организма. Кроме того, он снижает вероятность развития онкологических заболеваний. Кордицепс не только не опасен для человека, но и полезен для улучшения работоспособности мочеполовой системы, уменьшает риск возникновения бесплодия и импотенции. А также справляется с одышкой и частотными проявлениями астмы.

Лечебные свойства кордицепса однобокого также используются при лучевой терапии и химиотерапии:

Применение кордицепса однобокого также возможно для смягчения воздействия радиации – он защищает костный мозг и обеспечивает восстановление содержащихся в крови микроэлементов. Он выравнивает сердечный ритм и помогает при аритмии и тахикардии благодаря свойству улучшать кровообращение. Тем не менее действительно убедительных научных доводов о пользе кордицепса для организма человека пока нет.