Жәндіктер әлемінің өзге ғаламшарлыққа ұқсас көріністерінің бірі - Entomophthora muscae атты саңырауқұлақтың әрекеті. Бұл саңырауқұлақ миллиондаған жылдар бойы шіркейлерді құрбан етіп келеді, оларды «зомби» секілді өз еркіне көндіріп, тіпті жоғарыға көтерілуге, қанаттарын ашып тұрып өлуге мәжбүрлейді. Қорқынышты фильмдердің сценариі тәрізді бұл құбылыс ғылымда жаңа зерттеулердің нысанына айналды. Паразиттік саңырауқұлақ шіркейдің миын қалай бағындырып, өз мақсатына қызмет еткізеді? Бұл процесс қай уақытта басталып, қай жерде аяқталады? Рохини Субраманямның зерттеуін қазақ тілінде ұсынып отырмыз.
Осы құбылыстың ғылыми негізін түсініп, саңырауқұлақтың қалай әрекет ететінін терең талдайық.
Паразит саңырауқұлақтың әрекеті: Ми мен дене арасындағы байланыс
Entomophthora muscae - шіркейлерді арнайы көздейтін паразиттік саңырауқұлақ. Жәндікке енген соң, ол ұрықтана бастайды да, бірнеше сағат ішінде шіркейдің бүкіл денесіне тарайды. Саңырауқұлақтың дамуы барысында шіркейдің жүріс-тұрысы өзгереді: алдымен шіркей өте баяу қозғалып, түзу бағытта жоғары көтеріледі. Бұл сәтте оның ішінде саңырауқұлақ кеңейіп, ақ түсті қылшықты түрге еніп, сыртқа шыға бастайды. Бір таңғаларлығы, саңырауқұлақ шіркейдің мидан келетін барлық сигналдарды тежеп, өзіне тиімді шешімдер қабылдаттырады.
"Зомби" феномені: Шіркей өлімі мен жаңа өмірдің бастауы
Саңырауқұлақ шіркейдің миына әсер етіп, оны жоғары орынға шығуға мәжбүрлейді. Жәндік осы биік нүктеге жеткенде, саңырауқұлақ оған жабысқақ зат бөлдіреді. Бұл жәндіктің сол жерге мықтап бекінуіне алып келеді. Жәндік өліп, қанаттарын көтеріп тұрған күйінде қалып, өлімге ұшырайды. Осы сәтте саңырауқұлақтың мицелийлері жарылып, ауаға спораларын шашады, бұл өзге шіркейлердің жұқтыруына себепші болады.
Саңырауқұлақтың әрекеті айналадағы шіркейлерді жұқтыру үшін ерекше тактикаға негізделген. Зерттеулер көрсеткендей, саңырауқұлақ үшін ең тиімді жұқтыру уақыты - таңғы және кешкі уақыт, сол себепті шіркейлерді басқару циклдары күн батқан кезде жүзеге асады. Бұл табиғаттың өзі қалыптастырған өте дәл уақыттық стратегиялардың бірі.
Ғылыми зерттеулер және саңырауқұлақ генетикасының құпиясы
Соңғы жылдары саңырауқұлақтың шіркей миына әсер ету механизмін зерттеу бағытында бірнеше эксперименттер жүргізілді. Ғалымдар саңырауқұлақтың геномын мұқият талдап, оның нақты гендерінің шіркей миына қалай әсер ететінін түсінуге тырысуда. Алғашқы зерттеулер саңырауқұлақтың ішкі белсенділігін арттыратын ақуыздар мен ферменттерге назар аудартты. Бұл ақуыздар шіркейдің миында нейрондық өзгерістерді тудырады, соның нәтижесінде жәндік жоғарыға көтерілуге талпынады.
Сонымен қатар, саңырауқұлақтың кейбір арнайы гендері жарық пен қараңғылық ауысуын сезініп, шіркейдің әрекетін сол кезеңдерге сәйкестендіріп отырады. Бұны уақытты сезіну қабілеті ретінде қарастыруға болады. Бұл құбылыс зерттеушілер үшін үлкен жаңалық болды, себебі саңырауқұлақтың бейімделу қабілеті оның жәндік популяциясына қалай тез тарай алатынын көрсетеді.
Паразиттік саңырауқұлақтардың экологиялық маңызы
Табиғаттағы паразиттік саңырауқұлақтар биоәртүрлілікті сақтауда маңызды рөл атқарады. Олар шіркей популяциясын бақылап, экожүйедегі теңгерімді сақтауға ықпал етеді. Егер де мұндай паразиттер болмағанда, шіркейлердің саны күрт өсіп, ауыл шаруашылығына және табиғи экожүйелерге айтарлықтай зиян келтіруі мүмкін еді.
Сонымен бірге, Entomophthora muscae сияқты саңырауқұлақтарды зерттеу медицинада, генетикада және биоинженерияда жаңа технологияларды жасауға септігін тигізуі мүмкін. Себебі, саңырауқұлақтың жәндік миын басқару қабілетін зерттей отырып, болашақта осы тектес жүйелерді адам денсаулығына қатысты зерттеулерге қолдану мүмкіндіктері пайда болуы ықтимал.
Қатерлі некрофилия: Зомби шіркейлер әлемінің құпиясы
Копенгаген университетінің эволюциялық биологы Хенрик Х. Де Фине Лихт әлемдегі сирек зерттеушілердің бірі ретінде зомби шіркейлерді, яғни үй шіркейлерін (Musca domestica) зерттеуде. Лихттің зерттеу объектісіне айналған саңырауқұлақ — Entomophthora muscae — шіркейлерді паразиттік жолмен жұқтырып, олардың миын өз мақсатына сай басқару қабілетімен ғалымды қызықтырды. Паразиттік саңырауқұлақ шіркейдің бойына еніп, оның ішкі мүшелерін біртіндеп жеп, тек маңызды органдарды соңына дейін сақтайды. Бұл саңырауқұлақтың шіркей ағзасында өмір сүру ұзақтығын ұзартып, өзіне қажетті қоректік заттардан барынша пайда көруге мүмкіндік береді. Ең соңында ол шіркейдің жүріс-тұрысын бақылауға кіріседі, шіркейдің жоғары көтерілуін қамтамасыз етіп, сол биіктікте өлімін күтеді.
Алайда бұл құбылыстың ерекше бір аспектісі - саңырауқұлақтың шіркейлер арасындағы жұқтыру механизмінің күрделілігінде жатыр. Зерттеушілер саңырауқұлақ жұқтырған шіркей денесін зерттей келе, оның басқа шіркейлерге жұқтыру үшін арнайы тактиканы қолданатынын анықтаған. Атап айтқанда, E. muscae өлген шіркейлердің денесінен еркек шіркейлерді қызықтыратын ұшпа химиялық заттар бөлінеді. Бұл химиялық қосылыстар сау шіркейлерді өлі шіркейлерге жақындауға итермелейді. Олар жұқтырған шіркейлердің денесін азық немесе жұптасу мүмкіндігі деп түсініп, олармен әрекет етеді. Осы сәтте саңырауқұлақтың споралары жұғып, жаңа шіркейлерді «зомби» етеді.
Ұшпа заттар: Некрофилияға итермелейтін химиялық факторлар
2022 жылғы зерттеулерде Лихт және оның әріптестері сау және жұқтырған шіркей денелерін ұсақтап, олардың құрамындағы химиялық қосылыстарды мұқият талдады. Әуе кеңістігіндегі бұл химиялық заттарды талдау барысында, Entomophthora muscae саңырауқұлағы еркек шіркейлерді тартып, оларды жұқтыруға қолайлы жағдай жасайтын арнайы ұшпа химиялық қосылыстарды бөлетіні анықталды. Бірақ бұл ұшпа заттардың шіркейлерді жыныстық қылықтарға итермелейтіні немесе азық ретінде қызықтыратыны әлі нақты емес. Лихттің болжамы бойынша, ұшпа қосылыстар еркек шіркейлерге азық немесе басқа жәндіктердің қалдығы сияқты әсер етіп, қызықтыруы мүмкін. Алайда шіркейлер өліктерге жақындаған кезде, олар ерекше бір иістерді сезіп, жыныстық қылықтарды көрсете бастайды.
Естен тандырған жұқпалы иістер және жыртқыштар
Копенгаген университетінің организмдік биологы Аннет Дженсен осы саңырауқұлақтың әсері жәндіктер арасындағы басқа құбылыстарға қалай әсер ететінін байқап, зерттеулер жүргізді. Дженсен және оның шәкірттері құлаққап деп аталатын жәндіктердің E. muscae жұқтырған шіркей өліктеріне тартылатынын анықтады. Құлаққаптар көбінесе жәндіктермен қоректенетіндіктен, зерттеушілер құлаққаптың жұқтырған өліктерге не себепті қызығушылық танытатынын зерттеу мақсатында тәжірибелер жүргізді. Бұл зерттеулер барысында құлаққаптар жұқтырмаған немесе басқа саңырауқұлақтар жұқтырған шіркейлерге қарағанда, E. muscaeс аңырауқұлағы жұққан шіркейлерге көбірек тартылғаны байқалды. Дженсеннің айтуынша, E. muscae шығаратын ұшпа қосылыстар құлаққап сияқты жыртқыштарды да өзіне тартып, олар үшін жоғары қоректік заттар көзі болып көрінуі ықтимал.
Авторы: Филиппо Кастеллуччи
Жеміс шыбындарының тізімі: Құрбандар қатарында
Бұған дейінгі зерттеулер үй шыбындарына негізделгенімен, Гарвард университетінің молекулалық биологы және "зомбиолог" Каролин Элиа зомби шыбындармен жұмысын жеміс шыбындарына арнап бастады. Докторантура кезінде өз бақшасында шіріген жемістермен тәжірибе жасап жүрген Элия қызықты құбылысқа куә болды: ол өліп жатқан, қанаттары көтерілген және ақ түсті саңырауқұлақ споралары бар бірнеше шыбынды тапты. ДНҚ талдауын жүргізгеннен кейін, ол бұл шыбындардың Entomophthora muscae жұқтырғанына көз жеткізді. Бұл таңғаларлық кездейсоқтық оны жеміс шыбындары мен саңырауқұлақ арасындағы байланысқа қатысты зерттеу жүргізуге шабыттандырды.
Элия Drosophila melanogaster-ді жұқтыру арқылы тәжірибе жасауды бастады, бұл түр зертханалық үлгі ретінде жиі қолданылады және генетикалық талдауларға өте қолайлы. Осылайша, E. muscae-нің миға әсер ету механизмін жақсы түсіну үшін Drosophila генетикалық құралын пайдалану мүмкіндігі пайда болды.
2023 жылы Элия және оның әріптестері саңырауқұлақтың шыбынның "қаны" — гемолимфіне арнайы зат бөліп, нейрондарын басқару қабілетіне ие болуы мүмкін екенін анықтады. Олар жұқтырған шыбындардың гемолимфасын сау шыбындарға енгізгенде, соңғылары зомби сияқты әрекет ете бастады. Элияның тағы бір қызықты жаңалығы — шыбынның күнделікті ритмдерін бақылайтын нейрондардың биіктікке ұмтылу әрекетінде маңызды рөл атқаратыны. Осы нейрондарды өшіргенде, шыбындардың зомби тәрізді мінез-құлқы әлсірегені байқалды.
Авторы: Каролин Элиа
Зомби саңырауқұлақ геномының құпиялары
Элия, Де Фине Лихт және басқа ғалымдар жақында E. muscae геномын толығымен реттеп, оның құрамындағы маңызды гендерді зерттеді. Олар зомби мінез-құлқын тудыруға ықпал ететін white-collar 1 деп аталатын генді анықтады. Бұл ген Neurospora crassa саңырауқұлағында көгілдір жарыққа сезімталдықты қамтамасыз ететін ақуызды түзу үшін жауапты және күндізгі ритмдерге әсер етеді. Зерттеушілер бұл геннің жұқтырған шыбындардың күн батар кезде көтерілуін қамтамасыз ететінін болжайды.
Ағзадағы тіндер мен қоректік заттарды толық игеру
Зерттеушілер саңырауқұлақтың шыбын денесіндегі барлық тіндер мен қоректік заттарды игеруіне мүмкіндік беретін гендерді анықтады. Олардың қатарында гемолимфадағы негізгі қант — трегалозды ыдырататын трегалаза ферменті, шыбынның сыртқы қаңқасын бұзатын хитиназалар, майларды ыдырататын липазалар секілді ақуыздар бар. Элияның айтуынша, бұл саңырауқұлақтар өз құрбанын өлтірмей, оның ішінде өсіп, тіршілігін жалғастыру қабілетіне ерекше бейімделген.
РНҚ-талдау: Белсенді гендердің әрекетіне көз жүгірту
Зерттеушілер РНҚ-ның көмегімен гендердің нақты уақытта қалай белсенді болатынын анықтауды мақсат етіп, E. muscae жұқтырған шыбындардың басындағы белсенді гендерді бақылауды бастады. Бұл зерттеу нәтижесінде саңырауқұлақ гендерінің вирус жұққан шынжыр табандардағы "summit" мінез-құлқын тудыратын egt геніне ұқсас екенін анықтады. Бұл ген шыбындардың зомби тәрізді әрекет етуіне әсер ететіндігі туралы гипотезаға жол ашты.
Қосалқы вирустық факторлар
Зерттеулер саңырауқұлақтың басқа вирустармен де әрекеттесуі мүмкін екенін көрсетуде. E. muscae үй шыбындары мен жеміс шыбындарын жұқтырғанда, ол басқа вирустармен де бірлесіп жұмыс істеуі ықтимал. Бұл вирус саңырауқұлаққа шыбындарды басқаруда қосымша көмек көрсетуі мүмкін, бірақ бұл әлі зерттеу сатысында.
Білім берудегі мүмкіндіктер және болашақ зерттеулер
Де Фине Лихт зомби шыбын-саңырауқұлақ жүйесін мектеп бағдарламаларына енгізу арқылы жас ғалымдарды қызықтыру мүмкіндігін көреді. Ол және әріптестері бұл саңырауқұлақты зертханада бақылау нұсқауларын жариялады. "Оқушылар шыбын өліктерін жинап, оларға саңырауқұлақты жұқтыру арқылы, кішкентай қорапта зомби мінез-құлқын бақылай алады," — дейді Де Фине Лихт.
Бұл зерттеулер табиғаттағы тіршіліктің таңғажайып күрделілігін көрсетіп қана қоймай, ғалымдарға паразиттік саңырауқұлақтардың экологиялық маңызын, бейімделу стратегияларын және олардың биоалуантүрлілікке әсерін түсінуге көмектеседі.
