Zombie techniky v divočine
Zatiaľ čo niektorí ľudia sa prostredníctvom televíznych a konšpiračných teórií vystrašia na zombie, iní napoly žartom nazývajú plod v maternici parazitom, ktorý s ňou manipuluje, skutoční manipulační paraziti si svojich pánov úspešne podmania a premenia ich na zombie. A tieto schémy fungujú desiatky miliónov rokov, a nie niekoľko mizerných desiatok storočí, zatiaľ čo historické obdobie Homo Sapiens trvá. Ďalšie biologické „zombie“- „chodiace mŕtve“- číhali na vetvách evolučného stromu a dokonca aj vo vnútri našich buniek. Ešte iní chodia po uliciach a myslia si, že všetci okolo sú už mŕtvi, čo znamená, že môžete páchať trestné činy, pretože už ich to nezaujíma. Komu teda vedci hovoria zombie a kde ich nájsť? Poďme na to.
Zombie pod mikroskopom
Začnime tým, že nielen celý organizmus, ale aj jednotlivé bunky sa dajú prinútiť vstať z mŕtvych a podriadiť sa ich vôli. Mycobacterium tuberculosis veľmi dobre vie, ako na to. Táto baktéria, ktorá spôsobuje tuberkulózu, sa množí vo vnútri buniek ľudského tela. Usadzuje sa tiež vo vnútri makrofágov - imunitných buniek, ktoré požierajú nebezpečných „cudzincov“. Po infekcii sa membrána makrofágov stane netesnou, čo pre bunku takmer vždy znamená istú smrť. Ale mykobaktérie nechcú tak ľahko stratiť svoje „inkubátory“, takže neumožňujú smrť už prakticky mŕtvych buniek až do konca a robia z nich zombie továrne, ktoré môžu produkovať nové tuberkulózne bacily a skrývať sa pred antibakteriálnou liečbou.
Ak sa zmenšujete ďalej a vyzeráte ešte hlbšie, zombie nájdeme v každom z nás. Navyše bez nich by sme sa nemohli narodiť. Aspoň to si myslia autori hypotézy „zombie centrioles“, publikovanej vo vedeckom časopise Frontiers in Cell and Developmental Biology. Centriol je deväť tripletov (tripletov) mikrotubulov. Centrioly „organizujú“bunkové delenie a vytvárajú deliace vreteno, ktoré tiahne chromozómy (alebo ich polovice, v závislosti od typu rozdelenia) na póly bunky. Zistilo sa, že u väčšiny zvierat sa počas pohlavného rozmnožovania dedia centrioly po otcovi, ale u ľudí a iných cicavcov, ako aj hmyzu, sú centrioly spermií modifikované (alebo úplne chýbajú). Odkiaľ teda pochádzajú dva centrioly v oplodnenom vajíčku? Napríklad u hmyzu je v spermálnej bunke iba jeden centriol. U ľudí nie je nič jasné: zdá sa, že niektorí vedci pozorovali v oplodnenom vajíčku až tri namiesto bežných dvoch a u myší neboli centrioly vôbec vidieť, kým sa bunka nerozdelí na 32 alebo 64.
Indícia je podľa autorov článku jednoduchá: v bunke spermií sú dva centrioly, ale jeden z nich je upravený a degradovaný. „Mŕtvy“centriol sa však môže rozdeliť a fungovať bez toho, aby bol obnovený do svojej normálnej podoby. „Vzhľadom na to, že sú súčasne degradované („ mŕtve “) a funkčné („ živé “), nazvali sme ich zombie centrioly,“píšu autori diela. Keď sa centrioly oplodnia na zygotu, môže tento zombie centriol vytvoriť dcérsky normálny centriole, takže existujú tri centrioly.
Ešte zvláštnejšou vecou ako zombie centrioly (ale v skutočnosti určite existujúce) sú zombie veveričky. Vedci z Anglicka, Austrálie a Nórska o nich napísali celú recenziu a sťažovali sa, že „zombie proteíny“bez enzymatickej aktivity, mierne povedané, nie sú ich kolegami zvýhodňované.
Propagačné video:
A úplne márne: sú prítomné vo všetkých kráľovstvách živých a zaberajú 10 - 15% genómu. Ak by neboli potrebné, prírodný výber by ich pomaly očistil (tiež je potešením strácať energiu syntézou zbytočných harabúrd), ale to sa nedeje. A ak začneme chápať, že aj nekódujúca „odpadová“DNA v skutočnosti v genóme nezaberá iba miesto, potom by určite mali mať zmysel kódujúce gény, z ktorých sa nefunkčné proteíny vytvárajú. Takíto „zombie“môžu ovplyvňovať svoj funkčný prototyp, prepínať ich činnosť, pripájať ich na správne miesto v bunke - to znamená viesť úplne život po „funkčnej smrti“.
A zombie sedí na konároch
A čo rastliny? Nebudeme ich v našom príbehu nezaslúžene obchádzať. Navyše sa z nich môžu stať aj zombie. Kvôli baktériám fytoplazmy rastú zombie rastliny namiesto kvetov na vetvičkách. Už sa nemôžu množiť a podobne ako makrofágy kolonizované tuberkulóznymi bacilami sa stávajú továrňami na produkciu baktérií.
Jednobunkové rastliny robia z rastlín slaboprítomných otrokov pomocou proteínu SAP54, ktorý interaguje s proteínmi domény MADS (nie, nie sú zodpovedné za šialenstvo, ale za tvorbu kvetu). V priebehu evolúcie sa bakteriálny proteín SAP54 naučil podobať proteínu K-domény, ktorý normálne interaguje s MADS - a tak hackol prístupový systém k riadeniu rastlín.
Ale nielen z konárov rastlín sa môžu stať „zombie“. Vedci tak môžu nazvať aj vetvy evolučného stromu. Okolo modelu vývoja cicavcov po vyhynutí kriedy a paleogénu, ktorý zničil dinosaury a mnoho ďalších zvierat a rastlín, sa vedie veľa kontroverzií. Existujú dve verzie týchto udalostí. Podľa prvého „výbušného“modelu s „výbušným modelom s dlhou poistkou“sa predkovia rôznych rádov najskôr rozchádzali v rámci triedy cicavcov a potom sa objavili druhy v každom poradí. Výbušný model s krátkou poistkou predpokladá, že tieto udalosti sa stali takmer súčasne. Nedávno bol navrhnutý model „mäkkej explózie“, podľa ktorého niektoré čiary vznikli v období kriedy a po vyhynutí došlo k hlavnej „explózii“.
Problémy a slabosti najnovšieho modelu odhaľujú vetvy duchov a vetvy zombie, ktoré vznikli na evolučnom strome. Prvé sa objavujú kvôli skutočnosti, že fosílny záznam je neúplný: nenašli sa žiadni predkovia a potomkovia boli na mieste. Posledné menované sú problematickejšie, pretože sa vyskytujú skôr, ako molekulárne údaje predpovedajú divergenciu skupín ich predkov.
Autori článku Molekulárna fylogenetická a evolúcia analyzujú všetky tri modely a tvrdia, že ide o „dlhú poistkovú šnúru“, ktorá ukazuje, že rozdelenie na úrovni rádu s najväčšou pravdepodobnosťou začalo v kriede. Tento koncept umožňuje poraziť vetvy zombie a vylepšiť evolučný strom cicavcov.
Teroristické červy vo vnútri rakov a mravcov
V priebehu evolúcie získali paraziti rozsiahlu sadu zombie technológií. Využívajú sa tu všetky prostriedky: manipulácia, viera v nepravdivosť signálov vlastných zmyslových orgánov, vojny s imunitou a falšované hormóny.
„Neuroparazitológia je veda na pokraji sci-fi,“píše Michael Dickinson, spolueditor časopisu The Journal of Experimental Biology z Washingtonskej univerzity. Táto fráza je okorenená zmesou hrôzy a obdivu: od požiadavky „nejedz ma, budem ti stále užitočný“, smerujúcej k imunitnému systému niekoho iného, až po zákernú manipuláciu a zombie majiteľov - jeden krok. A môžete to prejsť pretavením molekúl, ktoré sa používajú na komunikáciu bunkami hostiteľa.
Niekedy sa zdá, že to nemá veľký zmysel. Existujú kôrovce gammarus, ktoré patria do radu obojživelníkov (nazývajú sa tak preto, lebo plávajú doslova bokom). Ale keď sú napadnutí parazitmi, kôrovci stratia kontrolu nad sebou a začnú sa pohybovať ako všetci ostatní kôrovci, a dokonca sa plávajú k svetlu, miesto aby sa pred ním skrývali.
Kôrovec Gammarus. WithJulie / Flickr
Vďaka tomu je pravdepodobnejšie, že ich zožerú ryby, do ktorých sa parazit musí dostať. Vedci dokázali ovplyvniť pohyb gamarusu serotonínom a dokázali, že parazity s najväčšou pravdepodobnosťou ovplyvňujú imunitnú odpoveď, ktorá spôsobuje zápal nervového systému u kôrovcov. Vo výsledku je narušená práca neurotransmitera serotonínu, sprostredkujúcej molekuly, ktorá prenáša signály medzi nervovými bunkami, ako aj medzi nervovými a inými bunkami. Kôrovec neprijíma správne vizuálne a čuchové signály a pláva smerom k svojej smrti.
Stáva sa, že parazity musia stráviť „detstvo“v jednom organizme, „dospievanie“v druhom a dorastú do tretiny. Takto prežíva svoj život červ červ, kopijovitý motolík Dicrocoelium dendriticum.
Jeho vajcia by mali ležať v pôde, budúce motolice sa posielajú do „materskej školy“vo vnútri slimáka. V ďalšom štádiu nejaký čas voľne plávajú vo forme lariev cercariae s chvostmi, potom ich prehltne mravec, po ktorom sa z nich stanú metacercariae.
Nie všetky cerkárie ale prejdú mravou „školou“: jeden z nich je určený na smrť, aby mohol ostatným dorásť. Plazí sa do subofaryngeálneho ganglia mravca, dolnej polovice prototypu mozgu, ktorý má hmyz. Tam sa cercaria pohodlnejšie usadí, obklopí sa tenkou škrupinou a sadne si za „ovládací panel“. Mravček odteraz funguje ako cez deň, tak ako všetci jeho bratia, ale v noci sa z neho stáva slabá vôľa zombie. Opustí mravenisko, vylezie na steblo trávy, drží sa ho zubami a čaká, kým ho cicavec prehltne: mravec zombie je iba šesťnohý transport unesený červami, aby dosiahli drahocenný cieľ, ktorým sa stáva pečeň alebo žlčové cesty ovce alebo kravy. Tam budú červy prosperovať a môžu sa množiť až do desiatok tisíc jedincov.
Vývojový cyklus / Dicrocoelium dendriticum Wikimedia Commons
Ostatní paraziti, červy, pošlú kobylky a šváby na istú smrť a prinútia ich skočiť do vody, kde musí hmyz, nasledujúci hostiteľ parazita, požierať ryby.
Mačky a myši a kvety zla na vesmírnej lodi
Ale ak zombifikácia mravca alebo kôrovca nie je taká zložitá, potom je „hackovanie“mozgu veľkého a zložitého stavovca úlohou pre najpokročilejších „hackerov“. Najznámejším a dokonca kanonickým príkladom zombifikácie je preto samozrejme toxoplazmóza. Toto ochorenie je spôsobené prvokom Toxoplasma gondii. Toxoplazma, na rozdiel od lariev červov, pozostáva iba z jednej bunky, ale dokáže si podrobiť bilióny cudzincov.
Konečným cieľom cesty toxoplazmy, ich zasľúbenej zemi, je mačka. Okamžite sa do nej môžu zákerné jednobunkové parazity dostať zriedka, takže cesta do raja toxoplazmy vedie najčastejšie smrťou. Je pravda, že nie ich vlastné: aby sa dostali ku mačke, používajú menšie vozidlá - potkany, myši alebo vtáky.
U týchto zvierat toxoplazma prechádza rôznymi transformáciami. V mozgu produkujú tyrozínhydroxylázu, bielkovinu, ktorá reguluje rýchlosť syntézy hormónu dopamínu. Tento hormón spojený s potešením a dôverou je kľúčovým článkom v systéme motivácie a odmien. Keď podľahli prísľubu šťastia, tejto vnútornej mrkvy na rybárskom prúte akejkoľvek motivácie, hlodavce alebo vtáky sa stali nebojácnymi a samy začali hľadať stretnutia s pazúrmi labiek nadýchaného zvieraťa.
Molekuly tyrozínhydroxylázy vyzerajú ako neškodné kvety, ale v rukách toxoplazmy sa menia na kvety zla, a to nie v zmysle Baudelaire, ale v tom najpravdivejšom zmysle / Gla086 / Wikimedia Commons
Ale aj tie najkrajšie mechanizmy môžu zlyhať. Predstavte si, že musíte ukradnúť auto alebo vrtuľník, aby ste sa dostali napríklad na rajský ostrov, kde na vás čaká pokojný život. Potom sa však stane neočakávané: váš ďalší vojak omylom skončí vo vesmírnej lodi. Naučili ste sa unášať autá a lietadlá, viete ich riadiť, skrývať sa pred strážami - imunitným systémom - a množiť sa a osídľovať rôzne tkanivá, svoje obete ste zatraktívnili pre opačné pohlavie, dokonca ohrozujete populácie havajských husí, ktoré na niektorých miestach „unesú“predtým 48% z nich. Ale nenaučili ste sa, ako lietať vo vesmírnych lodiach. Všeobecne platí, že vaša loď letí na Mars na autopilote. Nielenže teraz neexistuje rajský ostrov, ale nemáte pri sebe ani skafander. Vesmírna loď má samozrejme vnútri podobné tlačidlána ktoré ste zvyknutí klikať - niekedy však fungujú úplne inak.
Imunitný systém obete môže navyše pôsobiť aj na nervový systém (napríklad zápalom, ako v rovnakom gammaruse) a meniť jeho správanie - a to nie vždy v smere, v ktorom je toxoplazma prospešná.
Zombifying People: Echoes of Mouse Love and the Apocalypse in New York
Pravdepodobne takto by sa cítila Toxoplazma, keby dokázala posúdiť svoje šance na úspech infikovaním človeka. Je nepravdepodobné, že by to mačka zjedla a na podnety toxoplazmy reaguje svojím spôsobom. Napríklad má zvýšenú schizofréniu alebo zvýšené riziko jej prejavov. Prieskumy infikovaných tiež ukazujú, že obete toxoplazmy sú v prípade nebezpečenstva pomalšie a pasívnejšie, pud sebazáchovy slabne a hoci sú pacienti vo všeobecnosti podráždenejší, nechcú za nič bojovať. V desivých situáciách - v tmavom lese, v noci v prázdnom dome - zostávajú pokojní.
Ľudia tiež môžu mať dramatické zmeny v miere podozrenia a spoločenskej schopnosti. Ženy sa stávajú priateľskejšími a altruistickejšími, zatiaľ čo muži sa naopak nechcú o nič deliť. Na podozrenie z infikovaných nemá vplyv iba pohlavie, ale aj miesto pobytu: mestskí muži a dedinské ženy si vďaka Toxoplasme získavajú väčšiu dôveru, zatiaľ čo dedinskí a mestské ženy naopak hľadajú vo všetkom úlovok.
Opäť vidíme rukopis „dopamínu“parazita, ktorý pripomína, že tento hormón ovplyvňuje rozdielne mužské a ženské cicavce. Pokusy s prérijnými hrabošmi, modelmi lásky a vernosti vo svete hlodavcov, ukázali, že dopamín je potrebný nielen na pripútanie k spriaznenej duši, ale aj na agresiu voči cudzím ľuďom. Takéto vplyvy môžu na mužov a ženy pôsobiť rôznymi spôsobmi: niektoré musia chrániť územie, iné musia byť pripútané a priateľské. Túto reakciu možno pocítiť aj v rozdieloch v správaní mužov a žien infikovaných toxoplazmou - hoci ľudia samozrejme nie sú myši a rozhranie pre toxoplazmu nie je také pohodlné.
Toxoplazmy sa však nepoučia zo svojich chýb a naďalej zasahujú do kozmických lodí: v regiónoch, kde hygiena nie je veľmi populárna a do jedla sa dostáva veľa surového mäsa, si viac ako polovica ľudí vytvára protilátky proti toxoplazme. To znamená, že sú chorí alebo sa s týmito parazitmi aspoň v minulosti stretli. Nie je ľahké vyliečiť túto infekciu antibiotikami: niekde niekde prežíva spiaca forma parazita - cysta, ktorá je vždy pripravená na ďalšie množenie. A opäť človek už nie je presne on, ale kozmická loď toxoplazmy riadená zvnútra, ktorá sa usiluje vo vnútri nedosiahnuteľnej mačky.
Existujú však aj iné scenáre zombie apokalypsy. Rastliny tiež nemôžu byť iba obeťami, pretože drogy z nich získané môžu ľudí intoxikovať. Príbeh o tom, ako chemici pri výskume kanabinoidných receptorov (ktoré reagujú nielen na narkotické kanabinoidy, ale aj na mnoho vnútorných neurotransmiterov tela), náhodne vyprovokovali „zombie“v uliciach New Yorku, nie je zápletkou filmu o apokalypse, ale témou skutočného filmu. vedecký článok publikovaný v The New England Journal of Medicine v januári 2017.
12. júla minulého roku boli vyslané jednotky rýchlej reakcie, aby našli a zajali zlovestných ľudí, ktorí sa správajú presne ako zombie. V Brooklyne v New Yorku bolo nájdených celkom 33 ľudí, ktorí sa mechanicky túlali po uliciach s prázdnymi, nechápavými očami. Ľudia pomaly, podobne ako somnambulisti, hýbali rukami a vrčali ako skutoční zombie. Osem novo razených „zombie“bolo testovaných na moč a krv. Po vyšetrovaní, ktoré trvalo 17 dní, sa vedcom podarilo zistiť, že vinníkom bol nedávno syntetizovaný kanabinoid za účelom hľadania drog, ktoré si ľudia kúpili pod zámienkou bylinnej drogy AK-47 24 Karat Gold, ktorá ovplyvňovala prvý typ kanabinoidných receptorov.
Pokračovanie si prečítajte tu.
Jekaterina Miščenko