Земля усеяна трупами, пораженными смертельным паразитом. По мере того как тела гноятся вместе с растущим нерестом паразита, они начинают вонять и светиться ярко-синим цветом. В конце концов они раскрылись, чтобы обнаружить следующее поколение убийц, которые выползают из останков, чтобы найти свою следующую жертву. Нет, это не следующий фильм о пандемии: это повседневная сцена, созданная партнерством бактерий и червей. Теперь ученые пытаются лучше понять этот динамичный дуэт и превратить их в коммерческий продукт для фермеров.
Связанный контент
- У Голливуда нет ничего на этих реальных шоу ужасов Хэллоуина
- Я официально влюблен в тараканов
- Паразитические осы превращают пауков в ткачей-зомби
Бежевый нематодный червь длиной в полмиллиметра вряд ли выглядит как паразитическая угроза. Эти крошечные гусеницы проводят большую часть своего времени, плавая по земле, изредка стоя на хвостах и тыкая своими маленькими головками в поверхность. Но на самом деле они просто выжидают. Как только они чувствуют, что ничего не подозревающее насекомое вот-вот загнется, они устраивают засаду. Нематода может вылететь, словно пушечное ядро, из почвы, проецируя себя на 10 сантиметров, чтобы заразить свою несчастную добычу.
Приземлившись на жертву, нематода проникает во внутренности насекомого через любое отверстие, которое он может найти, или пробивает себе путь при использовании специального зуба. Этот паразит настолько мал, что его жертва ничего не чувствует. Но червь несет смертельное оружие в своей кишке, ожидая, когда его извергнут: бактерия Photorhabdus luminescens . Токсины, которые производит эта бактерия, настолько сильны, что 10 клеток могут убить насекомое всего за 24 часа. Бактерии также выделяют химические вещества, которые предотвращают разложение трупа, поэтому нематоды всегда могут перекусить свежей едой. Думайте об этом как о конечной кровати и завтраке
Нематоды съедают свою порцию в течение примерно двух недель или до тех пор, пока они не достигнут разрывающей способности хозяина. Затем они взрываются сквозь труп в почву, в живой боевой версии сцены из « Кошмара Тима Бертона перед Рождеством», когда Уги Буги распутывает швы, обнаруживая извивающуюся колонию жуков. На выходе из отработанного хозяина каждая нематода перезаряжает свой смертоносный бактериальный арсенал, поглощая несколько клеток Photorhabdus . Затем они возвращаются в поисках своей следующей жертвы.
Нематоды и их бактериальные помощники не хотят, чтобы хищник схватил их любимый труп до того, как они успеют завершить свой жизненный цикл. А в вашем саду это мир собачья-собачья: более крупные жуки, более мелкие жуки с большими аппетитами, такие как муравьи, или даже птицы в поисках еды - все хотят вытащить беспомощный труп насекомого для пропитания. Вот тут-то и вступают в игру эти бактериальные закадычные ребята.
Photorhabdus не останавливается на убийстве насекомых-хозяев, поэтому нематода может есть и делать детей беспрепятственными. Они также превращают труп в зловещее зрелище, которое может служить защитной стратегией. Во-первых, бактерии выделяют химические вещества, которые окрашивают кирпич тела насекомого в красный цвет, что является распространенным предупреждением насекомого: «Не ешь меня! Я грубый!
Для хищников, которые не так визуально различимы, бактерии также испускают ужасный запах. Как ужасно? «Они пахнут очень плохо», - говорит Ребекка Джонс, преподаватель популяционной генетики в Университете Ливерпуля, который изучает этот дуэт нематод и бактерий. «Это не пахнет чем-то гниющим или гниющим». Вместо этого она говорит, что они пахнут как пиразин, органическое соединение, которое, как известно энтомологам, звонит в колокольчики насекомых. Тем, кто не является экспертом по ошибкам, Джонс говорит: «Это немного похоже на миндаль».
Как будто этого было недостаточно, в качестве последнего прикосновения бактерии биолюминесцируют изнутри, заставляя свою жертву светиться, как светящийся синий бумажный фонарь.
Этот труп восковой моли содержит тысячи нематод, которые разрываются со своими бактериальными партнерами в поисках своих следующих жертв. (Пегги Греб, Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США) Но разве это не слишком излишне? Джонс думает, что все это является частью согласованных усилий, чтобы быть как можно более странно непривлекательным, позволяя нематодам оставаться в безопасности и быть занятыми внутри. «Наша гипотеза состоит в том, что у них есть ряд защитных механизмов, чтобы защитить паразитическую колонию от хищничества целым рядом различных хищников», - говорит Джонс, первый автор недавнего исследования, опубликованного в журнале Animal Behavior, который стремится дразнить кроме этих стратегий защиты.
«Комбинируя два, три или даже четыре сигнала вместе, возможно, это создает лучшую защиту для паразитического сообщества», - говорит она.
Чтобы разгадать загадку, она обратилась за помощью к нескольким птичьим хищникам: диким сиськам, которые родом из региона Финляндии, где нематоды Heterorhabditis обычно не обнаруживаются. Это было важно, потому что у птиц не было предвзятых представлений о том, как эти насекомые должны выглядеть или пахнуть, что делает их идеальными подопытными.
Для своих экспериментов Джонс отдельно представила 30 отличных сисек с подборкой из восьми личиночных восковых червей, которых она заразила нематодами. Эксперимент был нацелен на то, чтобы определить, был ли цвет, запах или комбинация двух сильнейшим сдерживающим фактором. В испытаниях только по запаху она использовала незараженных, обычных белых восковых червей в тарелке, с вонючими, зараженными червями, спрятанными под ними. Чтобы проверить только цвет, она положила красных зараженных червей в прозрачную, непроницаемую для запаха емкость и посчитала, сколько раз птицы пытались их клевать.
«Самое удивительное, что мы увидели, было то, что это не была комбинация стратегий, которая работала лучше всего», - говорит Джонс. Хотя красный предупреждающий оттенок и ужасный запах работали независимо друг от друга, их совместное использование было не столь эффективным, когда речь шла о том, чтобы избежать смерти от огромных сисек. Оказывается, птицы больше всего не питались старыми вонючими насекомыми. «Наличие аромата само по себе, как правило, затмевало даже испытания цвета и аромата, которые мы проводили», - говорит Джонс.
Ученые предположили, что пахучее зрелище, нанесенное бактериям, было «как знак отсутствия вакансии в мотеле, говоря:« Не ешь меня, я ужасен », - говорит Ричард Ффренч-Констан, профессор молекулярной естественной истории в Университет Эксетера, который не был связан с исследованием.
Эти результаты демонстрируют мощный пример симбиоза в действии. Бактерии не могут выжить самостоятельно в дикой природе; им нужна нематода, чтобы транспортировать их от одного насекомого к другому. И наоборот, нематоде нужны бактерии, чтобы убить хозяина и предотвратить его употребление. Ffrench-Constant рассматривает это как еще один увлекательный пример из растущей области науки о микробиомах. «Мы находимся на вершине большого айсберга», когда речь идет об этом конкретном бактериальном партнерстве, говорит он. «В этих ошибках так много всего, что мы не понимаем».
В то время как нематоды могут атаковать над землей, они фактически делают большую часть своего убийства ниже поверхности, перемещаясь в пакетах под поверхностью и отслеживая свою добычу химическими сигналами. По этой причине, говорит Ffrench-Constant, стратегии защиты бактерий были бы лучше продемонстрированы с использованием муравьев вместо птиц. «Я не могу убедить себя, что в вашем саду, когда эти вещи убьют ваших восковых червей, это будут синицы, которые станут главными хищниками», - говорит он.
Других загадок предостаточно. Например, химические соединения, выделяемые этими бактериями, исчисляются тысячами, и исследователи до сих пор не представляют, для чего они используются. «Что ж, черт возьми, - говорит Френч-Констант, - если этот химикат отталкивает муравьев или птиц, то что делают другие 999?»
Хотя многое еще предстоит понять, фермеры уже воспользовались этим мощным, крошечным дуэтом. Фермеры могут приобрести чаны с нематодами для опрыскивания на своих полях в качестве альтернативы химическим пестицидам, благодаря исследователям, которые находят эффективные способы массового производства этих жуков в лаборатории. Нематоды даже использовались для спасения апельсинов Флориды от гибели на голодных челюстях долгоносика из цитрусовых корней.
И фермеры, и домашние садоводы, наконец, начинают догадываться о том, что растения, похоже, знали все это время. Хотя Джонс не брала своих нематод домой из лаборатории для каких-либо внеклассных экспериментов - в ее квартире в Ливерпуле нет сада - она все еще проповедует евангелие паразитических нематод. Она говорит: «Я сказала моему дедушке, а он собирался купить и рассказать всем своим друзьям. Они - небольшое садоводческое сообщество нематод.
