wtorek, 17 lutego 2015

Kontrola zachowania wirusem - wyższy poziom pasożytnictwa

Nauce znany jest przypadek pasożytniczej osy, która w swoim rozmnażaniu wykorzystuje biedronki. I to nie tylko jako inkubator dla larw, ale też w formie ochroniarza dla kokonu. Do tej pory zagadką był mechanizm, za pomocą którego pasożyt zmienia zachowanie biedronek. Najnowsze badanie wskazuje, że odpowiedzialny jest za to wirus RNA. 







Osy z gatunku Dinocampus coccinellae składają jaja, jak na rasowego pasożyta przystało, w innych owadach. Larwa żywi się ofiarą, a po osiągnięciu słusznych rozmiarów opuszcza żywiciela. I w tym miejscu relacje pasożyt-ofiara wchodzą na wyższy poziom. Pojawia się kontrola zachowania żywiciela, tym bardziej zagadkowa, że larwa zdążyła go opuścić.

Wyróżniono kilka typów podobnych relacji, które najczęściej pomagają w zamknięciu cyklu rozwojowego pasożyta:
a) gdy modyfikacja zachowania wystawia żywiciela na zjedzenie przez żywiciela wyższego stopnia (szkolny przykład motyliczki wątrobowej i mrówek)
b) kieruje nosiciela do środowiska bardziej odpowiedniego dla pasożyta (niektóre pasożyty stawonogów z rodziny Nematophora „zmuszają” poprzez zmianę równowagi osmotycznej ofiarę do poszukiwania wody i utopienia się w niej, ponieważ dalszy rozwój przebiega w środowisku wodnym)
c) zwiększa apetyt żywiciela będącego wektorem (przykład opisany w artykule "Rośliny zombie - fitoplazma i transformacja")
d) gdy żywiciel chroni rozwijającego się pasożyta przed czynnikami biotycznymi i abiotycznymi, tzw. „bodyguard manipulation”

(by BeatWaker, Wikipedia CC)

W przypadku os Dinocampus coccinellae obserwujemy ostatni przypadek. Cykl rozwojowy w biedronce trwa 20 dni, po tym czasie larwa opuszcza żywiciela i owija się kokonem na czas przepoczwarzenia. Kokon buduje natomiast pomiędzy nogami sparaliżowanej biedronki, a ta posłusznie czeka tydzień na zamkniecie cyklu rozwojowego. Co jeszcze dziwniejsze, część z ofiar po wszystkim wraca do normalnego życia (cykl w formie graficznej poniżej):

Cykl rozwojowy Dinocampus coccinellae (Dheilly i inni, 2015)
               
Przypadek jest znany nauce od dawna, jednak nie było wiadomo, w jaki sposób pasożyt po opuszczeniu nosiciela jest w stanie kontrolować go przez tydzień. Wśród najbardziej prawdopodobnych możliwości wymieniano długo działające toksyny paraliżujące układ nerwowy. Prawda okazuje się jednak znacznie bardziej złożona.

Larwa opuszczająca żywiciela. Jednak to nie koniec... (by Fredric Thomas)

Współpracujące zespoły z Francji i Kanady wykazały obecność w mózgu sparaliżowanych biedronek z Kanady, Japonii, Polski i Holandii nieznanego wcześniej wirusa RNA, nazwanego od okrycia DcPV (D. coccinellae Paralysis Virus). Za pomocą technik wykorzystujących transmisyjna mikroskopię elektronową, kombinowane sekwencjonowanie RNA i ilościowy PCR wykazano, że jest to główny sprawca zmiany zachowania.

Cykl rozwojowy Dinocampus coccinellae wraz ze wszystkimi uczestnikami (Dheilly i inni, 2015)

Wirus zlokalizowany jest w jajnikach osy, wraz z jajami dostaje się do żywiciela i atakuje system nerwowy. Po dokładnym zbadaniu tkanek okazało się, że samo jajo przenosi bardzo niewielki ładunek wirusa, który namnaża się dopiero w rozwijającej się larwie. Po wydostaniu się do ciała żywiciela, replikuje w zwojach nerwowych (obserwowane są krople lipidowe w komórkach, podobnie jak w przypadku replikacji np. wirusa zapalenia wątroby typu C) i powoduje stan w rodzaju choroby neurologicznej. Komórki gleju i aksony są opuchnięte, zachodzi odpowiedź systemu immunologicznego (obecność autofagolizosomów).

Gdy układ odpornościowy pokona wirusa, obserwuje się regenerację neuronów z udziałem gleju. To właśnie reakcja gleju na wirusa najprawdopodobniej powoduje paraliż i drgawki. U owadów odgrywa on ważną rolę w regulowaniu zachowania poprzez wychwyt neuroprzekaźników.  Jednak obserwuje się też autofagię samych neuronów, co wskazuje na bezpośrednią obecność w nich wirusa. 

Opieka” biedronki nad kokonem trwa dokładnie tydzień Timer najprawdopodobniej nastawiany jest przez wirusa, który ogranicza aktywność genów związanych z odpowiedzią odpornościową. Wirus spokojnie namnaża się w komórkach układu nerwowego, a gdy larwa wydostaje się na zewnątrz, system immunologiczny zaczyna działać. Eliminacja dużych skupisk wirusa powoduje opuchniecie komórek i wyzwala zachowanie „ochroniarza” (paraliż).

Wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi, jak na przykład dokładny charakter relacji osy Dinocampus coccinellae, żywiciela i wirusa. Skomplikowana relacja pasożyt-ofiara okazuje się być prawdziwą biologiczną maszyną Golberga. 


opracowanie: Seweryn Frasiński

źródła: 
Dheilly NM et al. (2015). Who is the puppet master? Replication of a parasitic wasp-associated virus correlates with host behaviour manipulation, Proceedings of the Royal Society B, DOI:10.1098/rspb.2014.2773

1 komentarz:

  1. O fu.
    Tak to w życiu bywa, że czasem biedronka, a czasem ryba.

    OdpowiedzUsuń

Zapraszamy do komentowania, każdą uwagą warto się podzielić

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...