Bisakah Otak Kita Diambil Alih?

In The Last of Us, serial video game dan acara televisi baru-baru ini, patogen jamur harus disalahkan atas wabah seperti zombie. Setelah terinfeksi, manusia kehilangan kendali atas tubuhnya dan menjadi semakin agresif, berusaha menulari orang lain melalui kekerasan. Ini kiasan yang akrab: Jamur yang sama, Ofiocordyceps, menyiksa umat manusia dalam film Gadis Dengan Semua Hadiah, sementara virus bekerja di film Hari 28 Kemudian dan novelnya World War Z.

Tetapi konsep patogen yang dapat memanipulasi perilaku inangnya - bertentangan dengan keinginan mereka dan seringkali merugikan mereka - bukanlah murni karya fiksi. Dalam kasus seperti zombie ini, patogen (apakah itu virus, bakteri atau jamur, atau yang lainnya) bertindak secara khusus untuk mengubah perilaku inangnya.

Meskipun kami tahu cukup banyak tentang patogen ini - termasuk yang sangat nyata Ofiocordyceps jamur, yang mengubah serangga tanpa disadari menjadi agen keruntuhan masyarakat — masih banyak yang harus dipelajari.

Jadi jamur Cordyceps itu asli?

"Cordyceps" telah menjadi nama umum untuk sekelompok jamur yang menginfeksi serangga. Pengelompokan ini meliputi spesies Ofiocordyceps sepihak, lebih dikenal sebagai "jamur semut zombie". Ini menyebar dengan menumbuhkan struktur jamur yang keluar melalui kepala semut setelah kematiannya.

Tantangan untuk strategi reproduksi ini adalah bahwa semut adalah serangga sosial, sehingga mereka bertindak untuk melindungi koloni dari infeksi. Sebagai bagian dari perilaku ini, semut biasanya mengeluarkan semut mati dari sarangnya. Seekor semut mati di luar sarang tidak akan menyebarkan jamur.

Untuk menyiasatinya, jamur menginduksi semut yang terinfeksi untuk meninggalkan sarang, memanjat di atasnya, dan menggigit vegetasi terdekat saat sekarat — praktik yang dikenal sebagai summiting. Satu atau dua hari setelah kematian semut, spora jamur parasit keluar dari kepala semut untuk menghujani koloni dengan patogen.

OfiocordycepsSemut yang terinfeksi bukan satu-satunya yang menunjukkan perilaku memanjat ini saat terinfeksi. Ini tersebar luas di berbagai kategori serangga dan dapat disebabkan oleh virus, parasit bersel tunggal disebut trematoda, dan berbagai spesies jamur yang tidak berkerabat dengan Ofiocordyceps. Bahkan memiliki nama umum: penyakit puncak.

Bagaimana cara kerja infeksi ini?

Kami tidak tahu pasti. Studi terbaru telah menemukan sinyal kimia dari jamur pada serangga yang terinfeksi. Beberapa dari sinyal ini - kemungkinan protein yang disekresikan - dapat menargetkan sistem perilaku inang dan mengontrol perilaku seperti puncak dan desersi sarang.

Para ilmuwan berhipotesis bahwa patogen mungkin memanfaatkan perilaku yang sudah ada sebelumnya yang mengatur pergantian kulit dan tidur, yang berevolusi jutaan tahun lalu. Molting - proses di mana serangga melepaskan kerangka luar pelindungnya untuk menumbuhkan kerangka luar baru yang lebih besar - adalah waktu yang rentan, karena kerangka luar baru membutuhkan satu atau dua hari untuk mengeras cukup untuk memberikan keamanan. Serangga telah mengembangkan perilaku untuk saat ini yang dapat mencakup mengembara dari sarang dan mendaki. Tidur juga merupakan waktu yang rentan, sehingga beberapa spesies serangga belajar tidur sambil berpegangan pada rerumputan atau dedaunan.

Molting dan tidur dikendalikan oleh ritme sirkadian serangga, dan puncak tampaknya juga demikian, karena banyak spesies serangga yang terinfeksi melakukannya pada waktu yang dapat diprediksi. Di dalam Ofiocordyceps-semut tukang kayu yang terinfeksi, misalnya, summiting selalu terjadi sekitar tengah hari matahari. Oleh karena itu, mesin biologis yang terkait dengan ritme sirkadian serangga tampaknya merupakan tempat yang baik untuk dijelajahi.

Bisakah Cordyceps menginfeksi manusia?

Tidak. Karena mereka sangat terspesialisasi, masing-masing spesies Ofiocordyceps jamur hanya menginfeksi serangga dalam jumlah terbatas dan tidak menginfeksi manusia sama sekali. (Faktanya, suplemen Cordyceps dijual sebagai a makanan sehat, meskipun kurangnya bukti ilmiah untuk manfaat kesehatan yang seharusnya.)

Apakah itu berarti kita tidak perlu khawatir dengan jenis infeksi ini?

Tidak terlalu. Kita sudah lama mengetahui bahwa beberapa senyawa dari jamur dapat mengubah perilaku kita, seperti psilocybin kimia halusinogen dari Psilocybe jamur dan ergot dari tulang selangka- biji-bijian yang terkontaminasi.

Infeksi jamur lainnya bisa mematikan, jika bukan fantasmagorik. Tahun lalu Organisasi Kesehatan Dunia menerbitkan yang pertama kalinya daftar jamur “patogen prioritas” bagi manusia, mencatat implikasi kesehatan mereka dan meningkatkan resistensi terhadap pengobatan. Patogen jamur Candida auris, misalnya, dapat menyebabkan infeksi aliran darah yang dapat berakibat fatal pada sebanyak 60% dari mereka yang terinfeksi.

Bagaimana dengan infeksi non-jamur?

Beberapa patogen dapat mengubah perilaku pada mamalia - dan berpotensi pada manusia. Salah satu contoh terkenal adalah parasit bersel tunggal Toxoplasma gondii, yang berkembang biak pada kucing dan menginfeksi sekitar sepertiga populasi manusia di dunia.

Infeksi yang disebabkannya, yang dikenal sebagai toksoplasmosis, biasanya bukan masalah besar pada manusia, paling banyak hanya menghasilkan gejala flu ringan. Tetapi bagi orang dengan gangguan kekebalan, hal itu bisa sangat merusak, dan dapat menyebabkan masalah serius pada janin yang sedang berkembang. Inilah sebabnya mengapa orang hamil seharusnya menghindari kontak dengan kotoran kucing.

Seperti Ofiocordyceps, Toxoplasma juga dapat memanipulasi perilaku tuan rumah. Dalam beberapa studi hewan pengerat, termasuk satu dari tahun yg lalu, peneliti menunjukkan itu Toxoplasma- hewan pengerat yang terinfeksi tidak lagi takut dengan bau urin kucing. Sebaliknya, mereka menjadi tertarik secara fisik padanya. Parasit tersebut tampaknya menyebabkan perilaku yang membuat inang hewan pengeratnya dimakan oleh kucing — inang terakhir parasit tersebut.

Selama 70 tahun terakhir, para peneliti telah menyelidiki efek perilaku dari Toxoplasma infeksi pada manusia. Berbagai penelitian telah mengaitkannya dengan gangguan mood dan masalah kesehatan mental, termasuk skizofrenia. Parasit juga dapat menyebabkan perubahan perilaku yang lebih halus, seperti mempromosikan perilaku berisiko dan bahkan mungkin mempengaruhi keyakinan politik.

Sekali lagi, kita tidak tahu bagaimana parasit melakukan ini. Para peneliti menduga itu secara halus mengubah bahan kimia yang diproduksi oleh sel kita, yang dapat mengakibatkan perubahan perilaku. Studi juga menunjukkan bahwa infeksi kronis parasit dapat memengaruhi jumlah neurotransmiter - bahan kimia yang membawa sinyal antar neuron - terkait dengan penghargaan dan motivasi, termasuk dopamin. Dengan memanipulasi neurokimia inang, parasit dapat mengubah tindakan kita.

Apa lagi yang berpotensi mengubah perilaku manusia yang bertentangan dengan keinginannya?

Rabies adalah virus mamalia yang ditularkan melalui air liur yang terinfeksi, umumnya melalui gigitan. Di Amerika Serikat, kelelawar adalah penyebab utamanya infeksi rabies, meskipun rakun, sigung dan rubah juga menyebarkan virus. Di luar AS, anjing rabies adalah penyebab utama infeksi pada manusia, yang mengakibatkan sekitar 60,000 kematian per tahun secara global. Infeksi membuat inang menjadi agresif dan lebih rentan menggigit orang lain — perilaku yang berpotensi memanipulasi yang mendorong penularan virus.

Deskripsi infeksi rabies sudah ada sejak ratusan tahun yang lalu, tetapi kita masih belajar tentang jalur molekuler yang digunakannya. Virus ini bersifat neurotropik, artinya menyerang sistem saraf, tetapi masih belum jelas bagaimana hal ini menyebabkan gejala tertentu. Penelitian menunjukkan bahwa glikoprotein rabies — molekul besar pada permukaan virus yang menempel pada sel inang — mungkin berinteraksi dengan protein inang yang membantu menghasilkan kontraksi otot. Jika glikoprotein rabies mengikat dan menempati reseptor, itu bisa mengganggu cara neuron berkomunikasi dengan sel lain. Secara artifisial menghambat reseptor ini dengan bagian dari glikoprotein rabies ditemukan menghasilkan perilaku mirip rabies pada tikus.

Apakah kita tahu pasti bahwa patogen dapat secara aktif mengubah perilaku manusia?

Infeksi dapat mengubah perilaku inang dalam beberapa kemungkinan cara. Mungkin patogen membujuk inang untuk bertindak dengan cara yang meningkatkan kemungkinan reproduksi, seperti Ofiocordyceps lakukan untuk semut. Atau mungkin perubahan perilaku tuan rumah hanyalah efek samping dari rasa sakit — sesuatu yang kebetulan. Sulit untuk mempelajari hubungan ini pada manusia karena masalah etika yang diangkat oleh uji klinis. Sebaliknya, kita harus menggunakan studi epidemiologi yang membandingkan perilaku individu yang terinfeksi dengan perilaku khas. Atau kami mengandalkan penelitian pada hewan, yang tidak selalu meniru perilaku manusia secara akurat.

Bahkan dengan tidak adanya studi yang menguji bagaimana perubahan perilaku terjadi, jelas bahwa beberapa kehilangan kendali dapat terjadi. Jadi, meskipun kecil kemungkinannya kita akan melihat wabah seperti zombie, atau virus yang dapat menguasai sepenuhnya tindakan manusia, tidak bijaksana untuk meremehkan alam. Kami tetap bergantung pada banyak patogen, kontrol otak atau tidak.