Zombi tehnike v divjini
Medtem ko nekateri z TV-jem in teorijami zarote prestrašijo zombije, drugi pa v šali plod v maternici imenujejo parazit, ki z njo manipulira, pravi paraziti manipulatorji uspešno podredijo svoje gospodarje in jih spremenijo v zombije. In te sheme delujejo že več deset milijonov let in ne nekaj bednih deset stoletij, medtem ko traja zgodovinsko obdobje Homo Sapiensa. Drugi biološki "zombiji" - "hojoči mrtvi" - so se skrivali na vejah evolucijskega drevesa in celo znotraj naših celic. Spet drugi hodijo po ulicah in mislijo, da so vsi naokoli že mrtvi, kar pomeni, da je mogoče storiti kazniva dejanja, ker jim ni več mar. Koga torej znanstveniki imenujejo zombiji in kje jih najti? Ugotovimo.
Zombi pod mikroskopom
Začnimo z dejstvom, da lahko ne samo celotni organizem, temveč tudi posamezne celice vstanejo iz mrtvih in so podrejeni njihovi volji. Mycobacterium tuberculosis dobro ve, kako to narediti. Ta bakterija, ki povzroča tuberkulozo, se razmnoži znotraj celic človeškega telesa. Prav tako se naseli znotraj makrofagov - imunskih celic, ki jedo nevarne "tujce". Po okužbi membrana makrofagov postane puščava, kar skoraj vedno pomeni zanesljivo smrt celice. A mikobakterije ne želijo tako zlahka izgubiti svojih "inkubatorjev", zato skoraj do konca odmrle celice ne pustijo, da umrejo do konca in jih spremenijo v tovarne zombijev, ki lahko proizvajajo nove bacile tuberkuloz in se skrijejo pred antibiotično terapijo.
Če se še bolj skrčite in pogledate še globlje, lahko zombije najdemo v vseh nas. Poleg tega se brez njih ne bi mogli roditi. Vsaj tako mislijo avtorji hipoteze "zombi centrioles", objavljene v znanstveni reviji Frontiers in Cell and Developmental Biology. Centriol je devet trojčkov (trojčkov) mikrotubulov. Centriole "orkestrirajo" delitev celic in tvorijo delitveno vreteno, ki vleče kromosome (ali njihove polovice, odvisno od vrste delitve) na polove celice. Ugotovljeno je bilo, da so pri večini živali med spolnim razmnoževanjem centrioli podedovani po očetu, pri ljudeh in drugih sesalcih pa tudi žuželkah so centrioli sperme spremenjeni (ali pa jih sploh ni). Od kod potem prihajata dva centriola v oplojeni jajčni celici? Na primer pri žuželkah je v semenčici le en centriol. Pri ljudeh sploh ni nič jasno: zdi se, da so nekateri znanstveniki v oplojenem jajčecu opazili kar tri namesto običajnih dveh, pri miših pa centriolov sploh niso videli, dokler se celica ne razdeli na 32 ali 64.
Po mnenju avtorjev članka je namig preprost: v semenčici sta dva centriola, vendar je eden od njih spremenjen, razgrajen. Vendar se lahko "mrtvi" centriol deli in deluje, ne da bi se obnovil v svoji normalni obliki. "Ker so hkrati degradirani (" mrtvi ") in funkcionalni (" živi "), smo jih poimenovali zombi centrioli," pišejo avtorji dela. Ko se centrioli oplodijo v zigoto, lahko ta zombi centriol tvori hčerko normalno centriole, zato obstajajo trije centrioli.
Še bolj čudna stvar kot zombi centrioli (ki pa v resnici zagotovo obstajajo) so zombi veverice. Znanstveniki iz Anglije, Avstralije in Norveške so o njih napisali celoten pregled in se pritožili, da "zombi proteini", brez encimske aktivnosti, milo rečeno, niso naklonjeni njihovim kolegom.
Promocijski video:
In povsem zaman: prisotni so v vseh kraljestvih živih in zasedajo 10-15% genoma. Če jih ne bi potrebovali, bi jih naravna selekcija počasi očistila (v veselje je tudi izgubljati energijo za sintetiziranje neuporabne smeti), vendar se to ne dogaja. In če začnemo razumeti, da tudi nekodirajoča "junk" DNA dejansko ne zavzame mesta samo v genomu z razlogom, potem bi morali biti kodirni geni, iz katerih nastajajo celo nefunkcionalni proteini, vsekakor smiselni. Takšni "zombiji" lahko vplivajo na svoj delujoči prototip, preklopijo njegovo dejavnost, ga pritrdijo na pravo mesto v celici - to pomeni, da po njegovi "funkcionalni smrti" popolnoma živijo.
In zombi sedi na vejah
Kaj pa rastline? V naši zgodbi jih ne bomo nezasluženo obšli. Poleg tega lahko postanejo tudi zombiji. Zaradi fitoplazemskih bakterij zombi rastline namesto na cvetovih gojijo liste na vejicah. Ne morejo se več razmnoževati in kot makrofagi, ki jih kolonizirajo bacili tuberkuloze, postanejo tovarne za proizvodnjo bakterij.
Enocelične rastline s pomočjo beljakovin SAP54, ki sodelujejo z beljakovinami domene MADS, iz rastlin ustvarijo sužnje slabe volje (ne, niso odgovorne za norost, ampak za nastanek cveta). V procesu evolucije se je bakterijski protein SAP54 naučil spominjati na protein K-domene, ki običajno sodeluje z MADS - zato je vdrl v sistem dostopa do nadzora rastlin.
A ne samo veje rastlin lahko postanejo "zombiji". Znanstveniki lahko tudi veje evolucijskega drevesa imenujejo tako. Mnogo razprav poteka okoli modela razvoja sesalcev po izumrtju krede in paleogena, ki je uničil dinozavre in številne druge živali in rastline. Obstajata dve različici teh dogodkov. Po prvem "eksplozivnem" modelu z "eksplozivnim modelom z dolgimi varovalkami" so se predniki različnih vrst najprej razšli znotraj razreda sesalcev, nato pa so se pojavile vrste znotraj vsakega reda. Eksplozivni model s kratko varovalko predpostavlja, da so se ti dogodki zgodili skoraj istočasno. Pred kratkim je bil predlagan model "mehke eksplozije", po katerem so v obdobju krede nastale nekatere črte, po izumrtju pa je prišlo do glavne "eksplozije".
Težave in slabosti slednjega modela razkrivajo veje duhov in zombi veje, ki so se pojavile na evolucijskem drevesu. Prvi se pojavijo zaradi dejstva, da je fosilni zapis nepopoln: prednikov ni bilo mogoče najti, potomci pa so bili na mestu. Slednji so bolj problematični, ker se pojavijo, preden so molekularni podatki napovedovali razhajanje njihovih skupin prednikov.
Avtorji članka o molekularni filogenetski in evoluciji analizirajo vse tri modele in zagovarjajo "dolgo kabel varovalk", ki kaže, da se je delitev na ravni reda najverjetneje začela v kredi. Ta koncept vam omogoča, da premagate zombi veje in izboljšate evolucijsko drevo sesalcev.
Teroristični črvi znotraj rakov in mravelj
V času evolucije so paraziti pridobili obsežen nabor zombi tehnologij. Tu se uporabljajo vsa sredstva: manipulacija, prepričanje v neresničnost signalov lastnih čutov, vojne z imuniteto in ponarejeni hormoni.
"Nevroparazitologija je znanost na robu znanstvene fantastike," piše Michael Dickinson, sourednik časopisa The Experimental Biology z univerze v Washingtonu. Ta stavek je začinjen z mešanico groze in občudovanja: od prošnje "ne jej me, še vedno ti bom koristen", usmerjene v imunski sistem nekoga drugega, do zahrbtne manipulacije in zombija lastnikov - en korak. Skozi to lahko greste tako, da kovate molekule, ki jih gostiteljske celice komunicirajo.
Včasih se zdi, da nima kaj dosti smisla. Obstajajo raki gammarus, ki spadajo v red amfipodov (tako se imenujejo, ker dobesedno plavajo vstran). Toda ko jih napadijo paraziti, raki izgubijo nadzor nad seboj in se začnejo premikati kot vsi drugi raki in celo plavajo do svetlobe, namesto da bi se pred njo skrili.
Rak Gammarus. WithJulie / Flickr
Posledično jih pogosteje pojedo ribe, v katere mora zajedavec priti. Znanstveniki so lahko vplivali na gibanje gammarusa s serotoninom in pokazali, da paraziti najverjetneje vplivajo na imunski odziv, zaradi česar se živčni sistem rakov vname. Posledično je moteno delo nevrotransmiterja serotonina, vmesne molekule, ki prenaša signale med živčnimi celicami, pa tudi med živčnimi in drugimi celicami. Rak ne sprejema pravilno vidnih in vohalnih signalov in plava proti svoji smrti.
Zgodi se, da morajo paraziti preživeti "otroštvo" v enem organizmu, "adolescenco" v drugem, in odrasti v tretjem. Tako gre skozi svoje življenje črv puščav, lanceolatni metilj Dicrocoelium dendriticum.
Njegova jajčeca naj ležijo v tleh, prihodnje mehurčke pošljejo v "vrtec" v notranjosti polža. Na naslednji stopnji nekaj časa prosto plavajo v obliki ličink cercariae z repi, nato jih pogoltne mravlja, nato pa postanejo metacercariae.
Toda vse cerkarije ne bodo šle skozi mravljinsko šolo: enemu od njih je usojena smrt, da bi ostali lahko odraščali. Zleze v podfaringealni ganglij mravlje, spodnjo polovico možganskega prototipa, ki ga imajo žuželke. Tam se cercaria udobneje namesti, obda se s tanko lupino in sede na "nadzorno ploščo". Od zdaj naprej mravlja deluje podnevi, tako kot vsi bratje, ponoči pa se spremeni v šibek voljni zombi. Zapusti mravljišče, se povzpne na travo trave, se z njo oprime z zobmi in počaka, dokler je sesalec ne pogoltne: zombi mravlja je le šestkrako vozilo, ki so ga črvi ugrabili, da bi dosegli zaželeni cilj, ki postane jetra ali žolčevod ovc ali krav. Tam bodo črvi uspevali in se lahko namnožijo do deset tisoč posameznikov.
Razvojni cikel / Dicrocoelium dendriticum Wikimedia Commons
Drugi paraziti, lasni črvi, kobilice in ščurke pošljejo v gotovo smrt, zaradi česar morajo skočiti v vodo, kjer morajo ribe, ki so naslednji gostitelj parazita, pojesti žuželke.
Mačke in miši ter rože zla na vesoljski ladji
Če pa zombiranje mravlje ali rakov ni tako težko, je "vdiranje" možganov velikega in zapletenega vretenčarja naloga za najbolj napredne "hekerje". Zato je najbolj znan in celo kanoničen primer zombifikacije seveda toksoplazmoza. To bolezen povzroča najpreprostejša Toxoplasma gondii. Toksoplazma je za razliko od ličink črvov sestavljena iz samo ene celice, vendar lahko podredi triljone tujcev.
Končni cilj poti Toxoplasma, njihova obljubljena dežela, je mačka. Vanj lahko zahrbtni enocelični zajedavci takoj zaidejo, zato najpogosteje pot do raja toksoplazme poteka skozi smrt. Resda ne svoje: da bi prišli do mačke, uporabljajo manjša vozila - podgane, miši ali ptice.
Pri teh živalih se toksoplazma pretvori v različne transformacije. Ko pridejo v možgane, proizvajajo tirozin hidroksilazo, beljakovino, ki uravnava hitrost sinteze hormona dopamina. Ta hormon, povezan z užitkom in zaupanjem, je ključni člen v sistemu motivacije in nagrajevanja. Potem ko so podlegli obljubi sreče, tisti notranji korenček na ribiški palici kakršne koli motivacije postanejo glodalci ali ptice neustrašni in sami začnejo iskati srečanja z krempljastimi tacami puhaste zveri.
Molekule tirozin hidroksilaze izgledajo kot neškodljivi cvetovi, toda v rokah Toxoplasme se spremenijo v rože zla in sicer ne v Baudelairovem, ampak v pravem smislu / Gla086 / Wikimedia Commons
A tudi najlepši mehanizmi lahko odpovedo. Predstavljajte si, da morate ukrasti avto ali helikopter, da pridete na primer na rajski otok, kjer vas čaka mirno življenje. Potem pa se zgodi nepričakovano: vaš naslednji pripadnik po pomoti se izkaže, da je v vesoljski ladji. Naučili ste se ugrabljati avtomobile in letala, veste, kako jih usmerjati, se skrivati pred stražarji - imunskim sistemom - in množiti, naseljujejo različna tkiva, svoje žrtve ste naredili privlačnejše za nasprotni spol, celo havajskim populacijam gosi celo grožite z "ugrabitvijo" pred 48%. Toda niste se naučili letenja z vesoljskimi ladjami. Na splošno vaša ladja leti na Mars z avtopilotom. Ne samo, da zdaj ni rajskega otoka, ampak tudi s seboj nimate vesoljske obleke. Seveda ima vesoljska ladja v notranjosti gumbe, podobne tistimki ste jih vajeni klikniti - včasih pa delujejo povsem drugače.
Poleg tega lahko imunski sistem žrtve vpliva tudi na živčni sistem (na primer z vnetjem, kot pri istem gammarusu) in spremeni njihovo vedenje - in ne vedno v smeri, v kateri je toksoplazma koristna.
Zombirajoči ljudje: odmevi mišje ljubezni in apokalipsa v New Yorku
Verjetno bi se tako počutila Toxoplasma, če bi lahko ocenila svoje možnosti za uspeh z okužbo osebe. Mačka je verjetno ne bo pojedla in se na dražljaje toksoplazme odzove na svoj način. Na primer, ima povečano shizofrenijo ali večje tveganje za njeno manifestacijo. Tudi raziskave okuženih kažejo, da žrtve toksoplazme postanejo počasnejše in pasivnejše ob prisotnosti nevarnosti, nagon po samoohranitvi postane šibkejši in čeprav so na splošno bolniki bolj razdražljivi, se nočejo boriti za nič. V zastrašujočih situacijah - v temnem gozdu, ponoči v prazni hiši - ostanejo mirni.
Ljudje imajo lahko tudi dramatične spremembe na ravni sumljivosti in družabnosti. Ženske postanejo prijaznejše in bolj altruistične, moški pa nasprotno nočejo ničesar deliti. Na sum okuženih ne vpliva samo spol, temveč tudi kraj bivanja: mestni moški in vaške ženske zaradi toksoplazme postanejo bolj zaupljive, medtem ko vaški moški in mestne ženske nasprotno iščejo ulov v vsem.
Spet vidimo parazitov dopaminski rokopis, ki opozarja, da ta hormon različno prizadene samce in samice. Poskusi s prerijskimi voluharji, vzorci ljubezni in zvestobe v svetu glodalcev, so pokazali, da dopamin ni potreben le za navezanost na sorodno dušo, temveč tudi za agresijo do tujcev. Tak vpliv lahko na moške in ženske vpliva na različne načine: nekateri morajo zaščititi ozemlje, drugi se morajo navezati in biti prijazni. Morda se ta odziv čuti tudi v razlikah v vedenju moških in žensk, okuženih s toksoplazmo - čeprav ljudje seveda niso miši in vmesnik za toksoplazmo ni tako priročen.
Toda Toxoplasma se ne uči na njihovih napakah in še naprej posega v vesoljske ladje: v regijah, kjer sanitarne storitve niso zelo priljubljene in veliko surovega mesa vstopi v hrano, več kot polovica ljudi tvori protitelesa proti toxoplazmi. To pomeni, da so v preteklosti bolni ali pa so se vsaj v preteklosti že srečali s temi zajedavci. Te okužbe ni enostavno pozdraviti z antibiotiki: nekje preživi mirujoča oblika parazita - cista, ki se je vedno pripravljena na ponovno razmnoževanje. In spet človek ni več ravno on, ampak vesoljska ladja Toxoplasm, nadzorovana od znotraj, ki stremi v nedosegljivo mačko.
Obstajajo pa tudi drugi scenariji za zombi apokalipso. Rastline so lahko tudi ne samo žrtve, ker zdravila, pridobljena iz njih, lahko zastrupijo ljudi. Zgodba o tem, kako so kemiki med raziskovanjem kanabinoidnih receptorjev (ki ne reagirajo samo na narkotične kanabinoide, temveč tudi na številne notranje nevrotransmiterje telesa) po naključju izzvali pojav "zombijev" na ulicah New Yorka, ni zaplet filma o apokalipsi, ampak tema resničnega znanstveni članek, objavljen v The New England Journal of Medicine januarja 2017.
12. julija lani so bile napotene enote za hitro odzivanje, ki so iskale in zajemale zlovešče ljudi, ki so se obnašali popolnoma kot zombiji. V Brooklynu v New Yorku so našli 33 ljudi, ki so mehanično pohajkovali po ulicah s praznimi, nerazumljivimi očmi. Ljudje so počasi, kot somnambulisti, premikali roke in renčali kot pravi zombiji. Osem na novo kovanih "zombijev" so testirali na urin in kri. Po preiskavi, ki je trajala 17 dni, so znanstveniki lahko ugotovili, da je bil krivec nedavno sintetizirani kanabinoid z namenom iskanja mamil, ki so jih ljudje kupili pod krinko rastlinskega zdravila AK-47 24 Karat Gold, ki je vplivalo na prvo vrsto kanabinoidnih receptorjev.
Nadaljevanje preberite tukaj.
Ekaterina Miščenko