Чи можна захопити наш мозок?

In Останній з нас, серія відеоігор і нещодавнє телевізійне шоу, грибкові патогени є винуватцями зомбі-подібної чуми. Після зараження люди втрачають контроль над своїм тілом і стають дедалі агресивнішими, прагнучи заразити інших за допомогою насильства. Це знайомий троп: той самий гриб, Офіокордицепс, терзає людство у фільмі Дівчина з усіма подарунками, тоді як віруси роблять роботу у фільмі 28 днів по тому і роман Світова війна Z.

Але концепція збудника, який може маніпулювати поведінкою свого хазяїна — проти його волі і часто на шкоду йому — не є чистою вигадкою. У цих зомбі-подібних випадках збудник (чи то вірус, бактерія, грибок чи щось інше) діє спеціально, щоб змінити поведінку свого господаря.

У той час як ми знаємо пристойну кількість цих патогенів — в тому числі цілком реальних Офіокордицепс грибок, який справді перетворює комах на мимовільних агентів суспільного колапсу — ще багато чого треба навчитися.

Отже, гриб кордицепс справжній?

«Кордицепс» став загальною назвою для групи грибів, які вражають комах. У цю групу входять види Офіокордицепс односторонній, більш відомий як «гриб-мураха-зомбі». Він поширюється шляхом проростання грибкових структур, які прориваються через голову мурахи після її смерті.

Проблема цієї репродуктивної стратегії полягає в тому, що мурахи є соціальними комахами, тому вони діють, щоб захистити колонію від інфекцій. У рамках такої поведінки мурахи зазвичай видаляють мертвих мурах із гнізда. Самотня мертва мураха поза гніздом не поширить грибок.

Щоб уникнути цього, грибок спонукає заражену мураху покинути гніздо, піднятися над ним і вгризтися в сусідню рослинність, коли вона вмирає — практика, відома як сходження на вершину. Через день або два після смерті мурахи спори паразитичних грибів вириваються з голови мурахи, щоб засипати колонію патогеном.

Офіокордицепс-інфіковані мурахи не єдині, хто демонструє таку поведінку лазіння після зараження. Він широко поширений серед різних категорій комах і може бути викликаний віруси, одноклітинні паразити наз трематоди, і різні види грибів, не пов’язані з Офіокордицепс. Він навіть має загальна назва: вершинна хвороба.

Як діють ці інфекції?

Ми не знаємо напевно. Останні дослідження виявили хімічні сигнали від грибів у заражених комах. Деякі з цих сигналів — ймовірно секретовані білки — можуть націлюватися на поведінкові системи хазяїна та контролювати поведінку, як-от сходження на вершину та покидання гнізда.

Вчені припускають, що хвороботворні мікроорганізми, можливо, користуються існуючими моделями поведінки, що регулюють линьку та сон, які виникли мільйони років тому. Линька — процес, під час якого комаха скидає свій захисний екзоскелет, щоб виростити новий, більший, — це час уразливості, оскільки потрібен день або два, щоб новий екзоскелет затвердів достатньо, щоб забезпечити безпеку. За цей час комахи розвинули поведінку, яка може включати блукання з гнізда та сходження на вершину. Сон також є вразливим часом, тому деякі види комах навчилися спати, хапаючись за траву або листя.

Линька та сон контролюються циркадним ритмом комахи, і сходження на вершину, здається, також, оскільки багато видів інфікованих комах роблять це в передбачуваний час. в Офіокордицепс-заражені мурахи-теслярі, наприклад, верхівки завжди відбувається близько сонячного полудня. Тому біологічні механізми, пов’язані з циркадним ритмом комах, здаються хорошим місцем для дослідження.

Чи може Кордицепс заразити людей?

Ні. Тому що вони настільки спеціалізовані, окремі види Офіокордицепс Гриби вражають лише обмежене коло комах і взагалі не вражають людей. (Насправді добавки кордицепса продаються як здорове харчування, незважаючи на відсутність наукових доказів їх передбачуваної користі для здоров’я.)

Чи означає це, що нам нема чого хвилюватися через такі інфекції?

Не зовсім. Ми давно знаємо, що деякі сполуки з грибів можуть змінити нашу поведінку, як-от галюциногенний хімічний псилоцибін з Psilocybe грибів і оману з Клавіцепс- заражене зерно.

Інші грибкові інфекції можуть бути смертельними, якщо не фантасмагоричними. Минулого року Всесвітня організація охорони здоров'я опублікувала свій перший в історії список грибкових «пріоритетних патогенів» для людей, враховуючи їхні наслідки для здоров’я та підвищення стійкості до лікування. Грибковий збудник Candida auris, наприклад, може викликати інфекції кровотоку, які можуть бути смертельними у 60% інфікованих.

А як щодо негрибкових інфекцій?

Кілька збудників можуть змінити поведінку ссавців — і, можливо, людей. Одним із відомих прикладів є одноклітинний паразит Toxoplasma gondii, який розмножується у кішок і заражає близько третини людського населення світу.

Інфекція, яку він викликає, відома як токсоплазмоз, зазвичай не є великою проблемою для людей, провокуючи лише легкі симптоми грипу. Але для людей з ослабленим імунітетом це може бути руйнівним і викликати серйозні проблеми у плода, що розвивається. Ось чому вагітним людям слід уникати контакту з котячим туалетом.

Люблю Офіокордицепс, Токсоплазма також може маніпулювати поведінкою господаря. У багатьох дослідженнях на гризунах, включаючи одне з в минулому році, це показали дослідники Токсоплазма-інфіковані гризуни більше не бояться запаху котячої сечі. Замість цього вони відчувають фізичне приваблення. Паразит, здається, викликає поведінку, через яку його господаря-гризуна з’їдає кіт — останній господар паразита.

Протягом останніх 70 років дослідники досліджували вплив на поведінку Токсоплазма інфекції у людей. Численні дослідження пов’язують це з розладами настрою та проблемами психічного здоров’я, зокрема шизофренія. Паразит також може викликати більш тонкі зміни поведінки, наприклад сприяння ризикованій поведінці і, можливо, навіть впливають політичні переконання.

Знову ж таки, ми не знаємо, як паразит це робить. Дослідники підозрюють, що він тонко змінює хімічні речовини, які виробляють наші клітини, що може призвести до зміни поведінки. Дослідження також показують, що хронічне зараження паразитом може вплинути на кількість нейромедіаторів — хімічних речовин, які передають сигнали між нейронами — пов’язаних із винагородою та мотивацією, зокрема допамін. Маніпулюючи нейрохімікатами господаря, паразит може змінити наші дії.

Що ще потенційно може змінити поведінку людини проти її волі?

Сказ – це вірус ссавців, який передається через інфіковану слину, як правило, через укуси. В Сполучених Штатах, кажани є основною причиною інфекцій сказу, хоча єноти, скунси та лисиці також поширюють вірус. За межами США скажені собаки є основною причиною інфікування людей, що призводить до приблизно 60,000 смерті на рік у всьому світі. Інфекції роблять господаря агресивним і більш схильним кусати інших — потенційно маніпулятивна поведінка, яка сприяє передачі вірусу.

Описи інфекцій сказу датуються сотнями років тому, але ми все ще дізнаємося про молекулярні шляхи, які він використовує. Вірус нейротропний, тобто він атакує нервову систему, але досі не ясно, як це призводить до специфічних симптомів. Дослідження показують, що глікопротеїн сказу — велика молекула на поверхні вірусу, яка прикріплюється до клітин господаря — може взаємодіють з білками господаря які сприяють скороченню м’язів. Якщо глікопротеїн сказу зв’язується з рецептором і займає його, це може порушити зв’язок нейронів з іншими клітинами. Було виявлено, що штучне інгібування цього рецептора частиною глікопротеїну сказу викликає у мишей поведінку, схожу на сказ.

Чи знаємо ми напевно, що патогени можуть активно змінювати поведінку людини?

Інфекції можуть змінити поведінку господаря кількома можливими способами. Можливо, збудник спонукає хазяїна діяти таким чином, що підвищує ймовірність розмноження, наприклад Офіокордицепс робить для мурах. Або, можливо, поведінкові зміни господаря є лише побічним ефектом поганого самопочуття — щось на зразок випадковості. Важко досліджувати цей зв’язок на людях через етичні проблеми, викликані клінічними випробуваннями. Замість цього ми повинні використовувати епідеміологічні дослідження, які порівнюють поведінку інфікованих осіб із типовою поведінкою. Або ми покладаємося на дослідження на тваринах, які не завжди точно повторюють людську поведінку.

Навіть за відсутності досліджень, які перевіряють, як відбуваються поведінкові зміни, зрозуміло, що певна втрата контролю може статися. Тож хоча малоймовірно, що ми побачимо чуму, схожу на зомбі, або вірус, який зможе отримати повний контроль над діями людини, нерозумно недооцінювати природу. Ми залишаємось у владі багатьох хвороботворних мікроорганізмів, незалежно від контролю над мозком чи ні.