Zombie techniky v divočině
Zatímco někteří lidé se pomocí televizních a konspiračních teorií děsí zombie, jiní napůl žertem nazývají plod v děloze parazita, který s ní manipuluje, skuteční manipulátorští paraziti úspěšně podmaní své pány a promění je v zombie. A tato schémata fungují desítky milionů let, a ne nějaká mizerná desítky století, zatímco historické období Homo Sapiens trvá. Další biologické „zombie“- „chodící mrtvoly“- číhaly na větvích evolučního stromu a dokonce i uvnitř našich buněk. Ještě další chodí po ulicích a myslí si, že všichni kolem jsou již mrtví, což znamená, že můžete páchat zločiny, protože už je jim to jedno. Koho tedy vědci nazývají zombie a kde je najít? Pojďme na to přijít.
Zombie pod mikroskopem
Začněme tím, že nejen celý organismus, ale i jednotlivé buňky mohou být přiměny vstávat z mrtvých a ohýbat se podle své vůle. Mycobacterium tuberculosis velmi dobře ví, jak na to. Tato bakterie, která způsobuje tuberkulózu, se množí uvnitř buněk lidského těla. Usazuje se také uvnitř makrofágů - imunitních buněk, které jedí nebezpečné „cizince“. Po infekci se membrána makrofágů stává netěsnou, což téměř vždy znamená jistou smrt buňky. Ale mykobakterie nechtějí tak snadno ztratit své „inkubátory“, takže nedovolí, aby již prakticky mrtvé buňky zemřely až do konce, a proměnily je v továrny zombie, které mohou produkovat nové tuberkulózní bacily a skrývat se před antibakteriální terapií.
Pokud se zmenšíte dále a podíváte se ještě hlouběji, zombie najdete v každém z nás. Bez nich bychom se navíc nemohli narodit. Přinejmenším si to myslí autoři hypotézy „zombie centrioles“, publikované ve vědeckém časopise Frontiers in Cell and Developmental Biology. Centriol je devět tripletů (tripletů) mikrotubulů. Centrioly "organizují" buněčné dělení a vytvářejí dělící vřeteno, které táhne chromozomy (nebo jejich poloviny, v závislosti na typu dělení) k pólům buňky. Bylo zjištěno, že u většiny zvířat jsou během pohlavního rozmnožování zděděny centrioly po otci, ale u lidí a jiných savců i hmyzu jsou centrioly spermií modifikovány (nebo vůbec chybí). Odkud tedy pocházejí dva centrioly v oplodněném vajíčku? Například ve spermatu hmyzu je pouze jeden centriol. U lidí není vůbec nic jasné: zdá se, že někteří vědci pozorovali u oplodněného vajíčka až tři místo normálních dvou a u myší nebyly centrioly vůbec vidět, dokud se buňka nerozdělí na 32 nebo 64.
Klíč podle autorů článku je jednoduchý: ve spermie jsou dva centrioly, ale jeden z nich je modifikovaný a degradovaný. „Mrtvý“centriol se však může rozdělit a fungovat, aniž by byl obnoven do své normální podoby. „Vzhledem k tomu, že jsou současně degradované („ mrtvé “) a funkční („ živé “), nazvali jsme je zombie centrioly,“píší autoři díla. Když jsou centrioly oplodněny na zygotu, může tento zombie centriol tvořit dceřiný normální centriole, takže existují tři centrioly.
Ještě podivnější věc než zombie centrioly (ale ve skutečnosti určitě existující) jsou zombie veverky. Vědci z Anglie, Austrálie a Norska o nich napsali celou recenzi a stěžovali si, že „zombie proteiny“postrádající enzymatickou aktivitu, mírně řečeno, nejsou jejich kolegy zvýhodňovány.
Propagační video:
A zcela nadarmo: jsou přítomny ve všech královstvích žijících a zabírají 10–15% genomu. Pokud by nebyly potřebné, přirozený výběr by je pomalu vyčistil (je také potěšením plýtvat energií syntézou zbytečných haraburdí), ale to se neděje. A pokud začneme chápat, že i nekódující „nevyžádaná“DNA ve skutečnosti neobsazuje místo v genomu jen tak pro nic za nic, pak by kódující geny, z nichž se nefunkční proteiny produkují, měly mít určitě smysl. Takoví „zombie“mohou ovlivnit svůj funkční prototyp, přepnout jeho činnost, připojit jej na správné místo v buňce - to znamená po „funkční smrti“vést úplně život.
A zombie sedí na větvích
A co rostliny? V našem příběhu je nezasloužíme obejít. Navíc se také mohou stát zombie. Kvůli bakteriím fytoplazmy rostou zombie rostliny listy na větvičkách místo květin. Už se nemohou množit a stejně jako makrofágy kolonizované tuberkulózními bacily se stávají továrnami na produkci bakterií.
Jednobuněčné rostliny vytvářejí z rostlin slabostné otroky pomocí proteinu SAP54, který interaguje s proteiny domény MADS (ne, nejsou zodpovědné za šílenství, ale za tvorbu květu). V procesu evoluce se bakteriální protein SAP54 naučil podobat se proteinu K-domény, který normálně interaguje s MADS - a tak pronikl do systému přístupu k ovládání rostlin.
Nejen větve rostlin se však mohou stát „zombie“. Vědci to také mohou nazvat větvemi evolučního stromu. O modelu vývoje savců po vyhynutí křídy a paleogenu, který zničil dinosaury a mnoho dalších zvířat a rostlin, se hodně diskutuje. Existují dvě verze těchto událostí. Podle prvního „výbušného“modelu s „výbušným modelem s dlouhou pojistkou“se předkové různých řádů nejprve ve třídě savců rozcházeli a poté se v každém řádu objevil druh. Výbušný model s krátkou pojistkou předpokládá, že tyto události se staly téměř současně. Nedávno byl navržen model „měkké exploze“, podle kterého některé linie vznikly v období křídy a po vyhynutí došlo k hlavní „explozi“.
Problémy a slabosti posledního modelu odhalují větve duchů a větve zombie, které vznikly na evolučním stromu. První se objevují kvůli skutečnosti, že fosilní záznam je neúplný: nebyli nalezeni žádní předkové a potomci byli na místě. Druhé jsou problematičtější, protože k nim dochází dříve, než molekulární data předpovídají divergenci jejich skupin předků.
Autoři článku Molekulární fylogenetika a evoluce analyzují všechny tři modely a argumentují „dlouhým pojistkovým kabelem“, který ukazuje, že rozdělení na řádové úrovni s největší pravděpodobností začalo v křídě. Tento koncept nám umožňuje porazit větve zombie a vylepšit evoluční strom savců.
Terorističtí červi uvnitř raků a mravenců
V průběhu evoluce získali paraziti rozsáhlou sadu zombie technologií. Používají se zde všechny prostředky: manipulace, víra v nepravdivost signálů vlastních smyslových orgánů, války s imunitou a padělané hormony.
„Neuroparazitologie je věda na pokraji sci-fi,“píše Michael Dickinson, spolueditor časopisu The Journal of Experimental Biology z Washingtonské univerzity. Tato fráze je okořeněna směsí hrůzy a obdivu: od požadavku „nejez mě, budu pro tebe stále užitečný“, zaměřeného na imunitní systém někoho jiného, až po zákeřnou manipulaci a zombie majitelů - jeden krok. A můžete to projít vytvořením molekul, které se používají ke komunikaci buňkami hostitele.
Někdy se zdá, že to nedává moc smysl. Existují korýši gammarusí, kteří patří do řádu amphipodů (nazývají se tak proto, že doslova plavou do strany). Když však korýši na ně zaútočí, ztratí nad sebou kontrolu a začnou se pohybovat jako všichni ostatní korýši, a dokonce se plaví ke světlu, místo aby se před ním skrývali.
Korýš Gammarus. WithJulie / Flickr
Výsledkem je, že je větší pravděpodobnost, že budou konzumovány rybami, do kterých se parazit musí dostat. Vědci dokázali ovlivnit pohyb gammarusu serotoninem a prokázali, že paraziti s největší pravděpodobností ovlivňují imunitní odpověď, která způsobuje zanícení nervového systému u korýšů. Výsledkem je, že je narušena práce neurotransmiteru serotoninu, zprostředkující molekuly, která přenáší signály mezi nervovými buňkami i mezi nervovými a jinými buňkami. Korýš nepřijímá správně vizuální a čichové signály a plave ke své smrti.
Stává se, že paraziti musí strávit „dětství“v jednom organismu, „dospívání“v jiném organismu a dorůst ve třetím. Takto prochází svůj život červový kopinatý motolice Dicrocoelium dendriticum.
Jeho vejce by měla ležet v půdě, budoucí motolice jsou posílány do „mateřské školy“uvnitř šneka. V další fázi plaví po určitou dobu volně ve formě larev cercariae s ocasy, poté je polkne mravenec a poté se z nich stanou metacercariae.
Ale ne všechny cercariae projdou mravenčí „školou“: jednomu z nich je předurčeno zemřít, aby zbytek mohl dorůst. Plazí se do subofaryngeálního ganglionu mravence, dolní poloviny prototypu mozku, který má hmyz. Tam se cercaria pohodlněji usadí, obklopí se tenkou skořápkou a posadí se k „ovládacímu panelu“. Mravenec od nynějška funguje přes den, stejně jako všichni jeho bratři, ale v noci se promění ve slabou vůli zombie. Opouští mraveniště, šplhá na stéblo trávy, chytí ho zuby a čeká, až ho polkne savec: zombie mravenec je jen šestnohý transport, který unesou červi, aby dosáhl svého milovaného cíle, kterým je játra nebo žlučové cesty ovce nebo krávy. Tam červům bude prospívat a mohou se množit až desítky tisíc jedinců.
Vývojový cyklus / Dicrocoelium dendriticum Wikimedia Commons
Ostatní paraziti, červi, posílají kobylky a šváby na jistou smrt a nutí je skočit do vody, kde musí ryby, další hostitel parazita, jíst hmyz.
Kočky a myši a květiny zla na vesmírné lodi
Pokud však zombifikace mravence nebo korýšů není tak obtížná, pak je „hackování“mozku velkého a složitého obratlovce úkolem pro nejpokročilejší „hackery“. Nejznámějším a dokonce kanonickým příkladem zombifikace je tedy samozřejmě toxoplazmóza. Toto onemocnění je způsobeno prvokem Toxoplasma gondii. Toxoplasma, na rozdíl od larev červů, sestává pouze z jedné buňky, ale může si podrobit biliony cizinců.
Konečným cílem cesty toxoplazmy, jejich zaslíbenou zemí, je kočka. Okamžitě se do něj mohou zákeřní jednobuněční paraziti dostat jen zřídka, takže cesta do ráje Toxoplasma nejčastěji vede smrtí. Je pravda, že ne jejich vlastní: aby se dostali ke kočce, používají menší vozidla - krysy, myši nebo ptáky.
U těchto zvířat toxoplazma prochází různými transformacemi. Jakmile se dostanou do mozku, produkují tyrosinhydroxylázu, protein, který reguluje rychlost syntézy hormonu dopaminu. Tento hormon spojený s potěšením a důvěrou je klíčovým článkem v systému motivace a odměn. Poté, co podlehli slibu štěstí, této velmi vnitřní mrkve na rybářském prutu jakékoli motivace, hlodavci nebo ptáci se stanou nebojácnými a sami začnou hledat setkání s drápy tlapy načechraného zvířete.
Molekuly tyrosinhydroxylázy vypadají jako neškodné květiny, ale v rukou Toxoplasmy se promění v květiny zla, a ne ve smyslu Baudelaire, ale v pravém smyslu / Gla086 / Wikimedia Commons
Ale i ty nejkrásnější mechanismy mohou selhat. Představte si, že musíte ukrást auto nebo vrtulník, abyste se dostali například na rajský ostrov, kde na vás čeká klidný život. Ale pak se stane neočekávané: váš další voják se omylem ukáže být ve vesmírné lodi. Naučili jste se unést auta a letadla, víte, jak je řídit, skrýt se před strážci - imunitním systémem - a množit se, naplňovat různé tkáně, zatraktivnit své oběti pro opačné pohlaví, dokonce ohrožovat populace havajských hus, „únos“na některých místech dříve 48% z nich. Ale nenaučili jste se létat s kosmickou lodí. Obecně vaše loď letí na Mars autopilotem. Nejen, že nyní neexistuje žádný rajský ostrov, nemáte s sebou ani skafandr. Kosmická loď má samozřejmě uvnitř tlačítka, podobná těmna které jste zvyklí klikat - ale někdy fungují úplně jiným způsobem.
Kromě toho může imunitní systém oběti také ovlivnit nervový systém (například prostřednictvím zánětu, jako u stejného gammarusu) a změnit jeho chování - a ne vždy ve směru, ve kterém je toxoplazma prospěšná.
Zombifying People: Echoes of Mouse Love and the Apocalypse in New York
Pravděpodobně by se tak cítila Toxoplasma, kdyby mohla posoudit své šance na úspěch infikováním člověka. Je nepravděpodobné, že by to kočka snědla, a reaguje na podněty toxoplazmy svým vlastním způsobem. Například má zvýšenou schizofrenii nebo zvýšené riziko jejího projevu. Průzkumy infikovaných lidí také ukazují, že oběti toxoplazmy se v přítomnosti nebezpečí stávají pomalejšími a pasivnějšími, instinkt sebezáchovy slabší ai když jsou pacienti obecně podrážděnější, nechtějí za nic bojovat. V děsivých situacích - v temném lese, v noci v prázdném domě - zůstávají klidní.
Lidé mohou mít také dramatické změny v úrovni jejich podezření a společenskosti. Ženy jsou přátelštější a altruističtější, zatímco muži naopak nechtějí nic sdílet. Podezření na infikované je ovlivněno nejen pohlavím, ale také místem bydliště: městští muži a vesnické ženy si díky Toxoplasmě získávají větší důvěru, zatímco vesničané a městské ženy naopak hledají ve všem úlovek.
Opět vidíme rukopis „dopaminu“parazita, který připomíná, že tento hormon ovlivňuje mužské a ženské savce odlišně. Experimenty s prérijními hraboši, modely lásky a věrnosti ve světě hlodavců ukázaly, že dopamin je potřebný nejen pro připoutání k vaší spřízněné duši, ale také pro agresi vůči cizím lidem. Tyto vlivy mohou na muže a ženy působit různými způsoby: někteří potřebují chránit území, jiní musí být připoutaní a přátelští. Možná je tato reakce také patrná z rozdílů v chování mužů a žen infikovaných toxoplazmou - i když samozřejmě lidé nejsou myši a rozhraní pro toxoplazmu není tak pohodlné.
Toxoplasma se však nepoučí ze svých chyb a nadále zasahuje do kosmických lodí: v regionech, kde není hygiena příliš populární a do jídla se dostává hodně syrového masa, tvoří více než polovina lidí protilátky proti toxoplazmě. To znamená, že jsou nemocní nebo se s těmito parazity alespoň setkali v minulosti. Není snadné vyléčit tuto infekci antibiotiky: někde přežívá spící forma parazita - cysta, která je vždy připravena se znovu množit. A muž už není přesně on, ale toxoplazmatická kosmická loď ovládaná zevnitř, usilující o nedosažitelnou kočku.
Existují však i jiné scénáře zombie apokalypsy. Rostliny také nemusí být jen oběťmi, protože drogy z nich získané mohou lidi intoxikovat. Příběh o tom, že chemici při zkoumání kanabinoidních receptorů (reagujících nejen na narkotické kanabinoidy, ale také na mnoho vnitřních neurotransmiterů v těle) náhodně vyvolali výskyt „zombie“v ulicích New Yorku, není zápletkou filmu o apokalypse, ale tématem skutečné vědecký článek publikovaný v The New England Journal of Medicine v lednu 2017.
12. července loňského roku byly vyslány jednotky rychlé reakce, aby našly a zajaly zlověstné lidi chující se přesně jako zombie. V Brooklynu v New Yorku bylo nalezeno celkem 33 lidí, kteří se mechanicky potulovali po ulicích s prázdnými, nepochopitelnými očima. Lidé pomalu, jako somnambulisté, hýbali rukama a vrčeli jako skuteční zombie. Osm nově ražených „zombie“bylo testováno na moč a krev. Po vyšetřování, které trvalo 17 dní, se vědcům podařilo zjistit, že viníkem byl nedávno syntetizovaný kanabinoid za účelem hledání drog, které si lidé kupovali pod záminkou rostlinného léku AK-47 24 Karat Gold, který ovlivňoval první typ kanabinoidních receptorů.
Pokračování si přečtěte zde.
Ekaterina Mishchenko