Badacze z Uniwersytetu Otago w Nowej Zelandii, Nowozelandzkiego Instytutu Nauki o Biogospodarce, Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej i Uniwersytetu Browna podjęli próbę zrozumienia, dlaczego skorki pospolite, zwane też szczypawkami (Forficula auricularia), czasami zmierzają w stronę akwenów, kiedy w ich naturze jest raczej unikanie wody.
Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie "Proceedings od The Royal Society B: Biological Sciences" wykazały, że za rozwój u skorków tendencji do kierowania się w stronę otwartych zbiorników wodnych odpowiada zakażenie pasożytniczym nicieniem Mermis nigrescens. Marsz owadów i bytujących w nich pasożytów jest wynikiem zmian genetycznych u obu stworzeń.
Badania zapoczątkowała ciekawość
Neil J. Gemmell, główny autor badania, powiedział w rozmowie z serwisem Phys.org, że od dawna intrygowała go zdolność niektórych pasożytów do manipulowania swoimi żywicielami.
- Główną inspiracją były wędrówki po Nowej Zelandii, podczas których od czasu do czasu znajdowałem nasze rodzime weta, czyli duże i kolorowe owady naziemne, utopione w kałużach. Wyłaniały się z nich duże robaki z rodziny nitkowców. Byłem ciekawy, w jaki sposób pasożyt wywierał na swoim żywicielu władzę, która ostatecznie doprowadzała go do samobójstwa - wyjaśnił.
Obserwując utopione weta, z których ciał wydostawały się pasożyty, Gemmell chciał zrozumieć, co skłoniło owady do wchodzenia do dużych kałuż. Wstępne badania wykazały, że podobne zachowania zaobserwowano też u skorków. Te, na szczęście, okazały się znacznie łatwiejsze do badań niż weta.
Zmiany w ekspresji genów
Przeprowadzając badania, naukowcy zebrali europejskie szczypawki i porównali zdrowe osobniki z tymi znajdującymi się w różnym stadium zakażenia Mermis nigrescens. Zrobili to za pomocą sekwencjonowania RNA, czyli techniki, która pozwala na pomiar cząsteczek RNA wytwarzanych podczas aktywności genów.
- Wykorzystaliśmy sekwencjonowanie RNA, aby opisać zestaw genów ulegających ekspresji zarówno u żywiciela, jak i zarażającego go pasożyta, aby zbadać, w jaki sposób nicień pasożytniczy Mermis nigrescens manipuluje skorkami i skłania je do poszukiwania wody - wyjaśnił Gemmell.
Dzięki porównaniu aktywności genów zarówno u pasożyta, jak i u jego żywiciela na różnych etapach zakażenia naukowcom udało się zidentyfikować skoordynowane zmiany w tysiącach genów. W tym samym czasie zarówno u pasożyta, jak i żywiciela uaktywniały się konkretne geny, a ekspresja innych ulegała zmniejszeniu.
Badania zespołu Gemmella nie wykazały jednoznacznie, co powoduje u zakażonych skorków zachowania związane z poszukiwaniem wody. Wskazały jednak konkretne geny i procesy molekularne, które mogą mieć wpływ na zmianę ich zachowania. Podobne mechanizmy mogą występować u innych owadów zarażonych pasożytniczymi nicieniami, między innymi u weta.
Komunikacja na poziomie molekularnym
Naukowcy zaobserwowali, że pasożyt nie przejmuje całkowitej kontroli nad żywicielem, lecz wpływa na niego poprzez skoordynowane zmiany zachodzące na poziomie molekularnym. Oba organizmy wykazują przy tym podobne zmiany w regulacji ekspresji genów. Wyniki sugerują więc, że między pasożytem a żywicielem zachodzi złożona komunikacja na poziomie molekularnym.
- Wykazaliśmy, że pasożyt nie tylko obezwładnia żywiciela; wydaje się, że subtelnie na niego oddziałuje poprzez skoordynowane zmiany molekularne. Wraz z rozpoczęciem manipulacji skorki zwiększają aktywność genów związanych z percepcją sensoryczną i sygnalizacją, podczas gdy nicień aktywuje geny związane z transportem i wydzielaniem, przy czym oba organizmy wykazują wspólny profil regulacyjny - powiedział Gemmell.
Odkrycie to może pomóc lepiej zrozumieć, w jaki sposób pasożyty wpływają na zachowanie swoich żywicieli oraz jak funkcjonują ich wzajemne zależności.
- Wciąż badamy, w jaki sposób nicienie manipulują swoimi żywicielami z rodzaju weta. System ten jest intrygujący, ponieważ często znajdujemy w żywicielu wiele nicieni, a pojawienie się pierwszego z nich zagraża rozwojowi pozostałych. Zainteresowało nas, czy owady te współpracują czy konkurują ze sobą. Stawiamy hipotezę, że może to zależeć od stopnia ich pokrewieństwa. Blisko spokrewnione owady mogą zmieniać swoje zachowanie, aby sprzyjać przetrwaniu krewnych - podsumowuje.