Pasożyty to historia wielkiego sukcesu; jest ich po prostu mnóstwo. Jedną z tajemnic ich sukcesu jest zdolność manipulowania gospodarzami, jaką posiada wiele pasożytów. Pociągają sznurkami, jak lalkarz , używając swoich gospodarzy dla osiągnięcia własnego celu podboju planety. Ich strategie najlepiej opisują słowa: „przyprawiają o gęsią skórkę”. Jednych gospodarzy doprowadzają do samobójstwa. Innych kastrują. Jeszcze innych zamieniają w ochroniarzy-zombi. Ale
nowe badanie opublikowane dzisiaj sugeruje, że pasożyty, które powodują malarię, mogą używać przyjemniejszej strategii. Wabią komary do zainfekowanego gospodarza zapachem cytryny.
Malarię powoduje jednokomórkowy pasożyt zwany
Plasmodium. Samica komara przenosi je w jelitach i lata z nimi po świecie w poszukiwaniu ofiary do ugryzienia. Kiedy pasożyty dojrzewają, przepychają się przez ścianki jelit owada i z czasem docierają do jego gruczołów ślinowych. Kiedy komar siada na człowieku i przebija jego skórę, wpuszcza do ranki wyładowaną
Plasmodiumślinę.
Pasożyty zaczynają teraz długą podróż przez ciało człowieka. Strumień krwi doprowadza je do wątroby, gdzie atakują komórki i mnożą się w nich. Zainfekowane komórki wątroby pękają i wypuszczają Plasmodium na swoim kolejnym etapie cyklu życiowego o nazwie merozoity. Merozoity wnikają z ponownie do krwiobiegu, gdzie atakują czerwone krwinki. Znowu mnożą się, rozrywając komórki krwi i zakażając następne. Z czasem pasożyt osiąga następny etap cyklu życiowego, kiedy jest gotowy do pochłonięcia go przez głodnego komara w jego krwawym posiłku.
Jeśli Plasmodium nie może dostać się do komara, całe to rozmnażanie idzie na marne. Wszystko więc, co pasożyt może zrobić dla podniesienia szansy wydostania się, może być potencjalnie faworyzowane przez dobór naturalny. Na przykład, w zeszłym roku grupa badaczy odkryła, że komary uważały myszy zakażone pasożytami Plasmodium za atrakcyjne – ale tylko, kiedy były one gotowe do opuszczenia swojego gryzoniowego gospodarza. Naukowcy znaleźli dowody, że pasożyty doprowadzają do tej atrakcyjności przez zmianę zapachu myszy. Zakażone myszy wydzielały cząsteczki zapachowe, które przyciągały do nich komary.
Badacze zgadywali, że może pasożyt zmienia produkcję chemiczną swoich gospodarzy, by wydzielali nowe zapachy. Niedawno jednak Audrey Odom z Washington University i jej współpracownicy zaproponowali inną możliwość: może same pasożyty produkują przyciągające komary składniki chemiczne.
Inni naukowcy badali wcześniej tę możliwość, ale niewiele wyszło z ich wysiłków. Odom i jej koledzy podejrzewali jednak, że ci wcześniejsi badacze nie szukali wystarczająco usilnie. Zespół z Washington University dodał więc Plasmodium do większej niż z przedtem ilości krwi – 400 mililitrów – i przechwytywał unoszące się z krwi zapachy bardziej czułymi pułapkami. Wysiłek opłacił się: Odom i jej zespół odkryli, że kiedy Plasmodium infekuje czerwone krwinki, wytwarza związki chemiczne o nazwie α-Pinen i limonen.
Czuliście już te zapachy. α-Pinen jest częścią mieszanki zapachów, które składają się na zapach sosen. Limonen bierze swoja nazwę od cytryn (ang. lemon), które produkują ten zapach w skórce.
Jeśli w tym momencie czujesz dezorientację na wiadomość o jednokomórkowym pasożycie, który produkuje aromatyczny zapach, to masz do tego wszelkie prawo. Dla nadania sensu dziwacznemu odkryciu Odom, musimy ostro skręcić i przejść przez ponad miliard lat ewolucji.
Jest ponad 1,3 miliarda lat temu. Planetą rządzą bakterie i pierwotniaki. Zwierzęta i rośliny pojawią się dopiero za wiele setki milionów lat. Na powierzchni oceanów pewne bakterie chwytają światło słoneczne fotosyntezą, podczas gdy pierwotniaki polują na nie. W jakiś sposób zbacza to od normy i niektóre pierwotniaki kończą z fotosyntetyzującą bakterią uwięzioną w nich. Zamiast stać się pokarmem, bakteria dostarcza pokarm, dając pierwotniakowi energię fotosyntezą. Po wielu pokoleniach bakteria staje się nieodłączną częścią swojego gospodarza. Kombinacja tych dwóch rodzajów życia stała się nowym rodzajem, który nazywamy algami (glonami).
Te pierwotne glony miały wielu potomków. Jedne wyewoluowały w zielone glony i z czasem dały początek roślinom na lądzie. Inną linię glonów połknęły inne pierwotniaki i stały się rodzajem glonów znajdowanych na Ziemi dzisiaj i znanych jako krasnorosty. Niektóre krasnorosty żyją obecnie wolno pływając w oceanach. Inne osiadły wewnątrz korali, dostarczając zwierzętom koralowym pokarm ze słońca. A jeszcze inne krasnorosty stały się pasożytami. Niektóre z tych pasożytów z czasem stały się Plasmodium.
Przodkowie Plasmodium dawno temu stracili zdolność fotosyntezy. Nadal jednak mają niektóre z enzymów przodków, nabytych od bakterii, które ci przodkowie połknęli 1,3 miliarda lat temu. W efekcie Plasmodium jest w dziwaczny sposób podobny do kwiatów i drzew. Niektórzy naukowcy nawet wykorzystali to pokrewieństwo ewolucyjne, przez badanie środków chwastobójczych jako potencjalnych leków na malarię.
To prastare dziedzictwo wyjaśnia także, dlaczego Plasmodium potrafi pachnieć jak cytryny. Odom i jej zespół odkryli, że pasożyt wytwarza α-Pinen i limonen używając enzymów, które są pokrewne z enzymami, jakich używają rośliny do wytworzenia tych związków chemicznych.
Istnieją powody aby przypuszczać, że pasożyty używają tych związków chemicznych, żeby zwabić komary. Choć jesteśmy boleśnie świadomi apetytu komarów na krew, faktem jest, że komary odżywiają się także nektarem kwiatów. Polegają na nektarze, by zaspokoić swoją potrzebę cukru, który napędza ich lot. Wiele owadów jest bardzo wrażliwych na barwy i zapachy wytwarzane przez kwiaty, co kieruje je z dużą wiarygodnością do następnego posiłku z nektaru. Odom i jej koledzy odkryli, że czułki przenoszącego malarię gatunku komara są niezwykle czułe na α-Pinen i limonen. Jeśli chcesz przyciągnąć komary, ma sens wytwarzanie tych związków chemicznych.
Choć to badanie jest kuszące, jest to dopiero pierwszy krok w testowaniu hipotezy, że Plasmodium wytwarza aromatyczny zapach, by zwabić kolejnego gospodarza. Jak dotąd Odom i jej zespół pokazali wyłącznie, że pasożyty wytwarzają te związki chemiczne wewnątrz czerwonych krwinek. Z pewnością można sobie wyobrazić, że u żyjącego gospodarza te zapachy mogą przedostać się do płuc i opuścić ciało wraz z wydychanym powietrzem. Trzeba dopiero sprawdzić, czy rzeczywiście to robią i czy stanowi to o różnicy w sukcesie lub niepowodzeniu Plasmodium. Albo może te pasożytnicze perfumy mają jakąś inną funkcję i pozostają uwięzione w chorych gospodarzach.
(Więcej przykładów manipulacji przez pasożyty znajduje się w moim artykule w listopadowym numerze „National Geographic” z 2014 r. lub w mojej książce Parasite Rex.)
Źródło: Kelly M, Su C-Y, Schaber C, Crowley JR, Hsu F-F, Carlson JR, Odom AR. 2015. Malaria parasites produce volatile mosquito attractants.mBio 6(2):e00235-15. doi:10.1128/ mBio.00235-15.
Lemon scented malaria
The Loom, 24 marca 2015
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Carl Zimmer
Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”.
