Недавно вышел 2 сезон сериала «Одни из нас» (TheLastofUs), созданного по сюжету популярнейшей видеоигры. Ученые Пермского Политеха решили разобраться, насколько реален сценарий грибной пандемии, превращающей людей зомби? Чем живет кордицепс и как он «ищет» своих жертв, действительно ли паразит способен эволюционировать настолько, чтобы поражать человеческий организм и подчинять себе его волю, был бы у людей шанс выжить, какие грибы уже поселились в наших телах и выручит ли нас иммунитет, сформированный тысячелетиями.
Как устроен удивительный гриб-паразит
Кордицепс — род грибов семейства спорыньевых, встречающийся в различных регионах: от Чукотки до тропических лесов. В теплом климате он достигает 15 сантиметров в высоту, а в более холодных регионах обычно не превышает 2–4 сантиметров. Всего известно более 400 видов. Как правило данный гриб-паразит поглощает пауков, муравьев, бабочек, мух, гусениц, кузнечиков и других членистоногих, даже некоторых моллюсков.
— Споры гриба, попав на тело насекомого, прорастают сквозь хитиновую оболочку, внедряясь внутрь. Проникая в гемолимфу (аналог крови у насекомых), они выделяют соединения, нарушающие работу нервной системы. Кордицепс избирательно подавляет нейромедиаторы насекомого, отвечающие за движение, принятие решений и чувство опасности. Нити гриба - гифы обвивают мускульные клетки жертвы и начинают управлять им. Лишенное воли членистоногое перестает сопротивляться и начинает подчиняться, — рассказывает Мария Комбарова, ведущий инженер, профессиональный биолог кафедры охраны окружающей среды Пермского Политеха.
Гриб заставляет жертву карабкаться вверх — на ветку или лист, где условия идеальны для его роста – нет ветра, тенисто, влажно. Когда насекомое останавливается в нужном месте, оно прочно вцепляется жвалами за растение. В этот момент насекомое уже не принадлежит себе: кордицепс пронизывает его ткани и не позволяет отцепиться от листа, превращая в питательную среду. В финале из тела хозяина прорывается плодовое тело гриба, готовое рассеять новые споры, которые найдут очередную жертву.
Стоит подчеркнуть, что каждый вид кордицепса специфичен и паразитирует на определенном виде насекомых, демонстрируя удивительную приспособленность к своему хозяину. Таким образом, существует не универсальный гриб-паразит, а множество узкоспециализированных видов.
Как и все живые существа на планете, кордицепс подчиняется одному простому фундаментальному инстинкту — стремлению оставить потомство.
Грибы-зомбификаторы: кто еще превращает насекомых в послушных марионеток
Кордицепс — не единственный мастер манипуляции в царстве грибов. Природа создала целый ряд видов, использующих схожие механизмы контроля над своими жертвами. Так, например, грибы из отдела Zoopagomycota вызывают «осеннюю болезнь мух». Проникая в организм мухи через покровы или с пищей, начинают разрушать тело. Они не просто питаются тканями, а перестраивают ее поведение на химическом уровне. Зараженные насекомые демонстрируют странные изменения: становятся вялыми, теряют координацию, а перед смертью покрываются паразитическим грибом, словно пухом, далее забираются на возвышенности, чтобы разбросать споры.
— Среди грибов встречаются настоящие охотники, использующие хищнические стратегии для выживания. Например, водный гриб ZoophagusTentaculum ловит червей нематод, выбрасывая из грибницы миниатюрные «удочки» с петлей, которая захватывает жертву и высасывает из нее питательные вещества.
Наземные грибы, которые мы часто можем увидеть в лесу, также практикуют охоту в почве. Навозники и вешенки покрывают грибницу липким веществом, улавливая червей нематод, которых затем пронизывают и поглощают. Другие виды используют «булавы» с острыми шипами, парализуя и впитывая добычу, — объясняет биолог Пермского Политеха Мария Комбарова.
Могут ли грибы зомбировать рыб и рептилий
Пока кордицепсы виртуозно управляют насекомыми, вопрос их влияния на хладнокровных позвоночных остается открытым. Возьмем, к примеру, лягушек — их кожные покровы, выделяющие мощные антимикробные соединения, а развитая иммунная система создают серьезные барьеры для грибных паразитов.
— Большинство известных кордицепсов эволюционно «заточены» под переработку хитина и гемолимфы, которые входят в состав тела членистоногих.Но моллюски демонстрируют другую крайность — их тела активно выделяют противомикробные вещества, а слизистые оболочки становятся естественным щитом, — поясняет Мария Комбарова, ведущий инженер, профессиональный биолог кафедры охраны окружающей среды Пермского Политеха.
TheLastofUs в реальной жизни: может ли грибок эволюционировать, чтобы контролировать человека
— Данный вид не способен паразитировать на людях. Температура для его развития никогда не превышает 25 градусов Цельсия, что значительно ниже температуры человеческого тела. Более того, эволюционно человек является гораздо более сложным организмом с сильным иммунитетом. Помимо прочего, кордицепсу, как грибу-паразиту, просто нет необходимости «эволюционировать». За сотни миллионов лет он прекрасно адаптировался к своей нише, где существует огромное разнообразие насекомых, предоставляющих ему достаточно ресурсов для выживания и размножения. Стремление к паразитированию на таком сложном и защищенном организме было бы невыгодным и маловероятным сценарием, — считает Мария Комбарова.
Даже если кордицепс мутирует таким образом, что его целью станет человек, он воздействует на него так же, как и на насекомых. Гриб заставляет носителя искать оптимальные условия для своего развития, после чего прорастает в теле, что неизбежно приводит к гибели зараженного.
— Теоретически подобная трансформация маловероятна, но полностью исключать ее нельзя. Биология живых организмов порой преподносит сюрпризы даже после тщательного изучения. Спонтанные мутации, хотя и редко, могут приводить к непредсказуемым последствиям. Важно понимать, что для сценария, показанного в сериале, грибку потребовалась бы целая серия изменений. Тем не менее появление зомби, как в TheLastofUs, остается фантастикой, — рассказывает Анастасия Зорина, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха, кандидат биологических наук.
Пандемия гриба-убийцы: был бы у человечества шанс?
По сюжету сериала «Одни из нас» или «TheLastofUs» люди пытались бороться с грибковой пандемией, но безуспешно. Города блокировали, здоровых изолировали, зараженных – убивали.
— В действительности общество вполне смогло бы противодействовать грибку. Не исключено, что в первое время число инфицированных росло бы в геометрической прогрессии, как это обычно бывает с вспышками различного происхождения. К счастью, у нас достаточно ресурсов, чтобы противостоять, — отмечает Анастасия Зорина.
Не кордицепс, но тоже страшно: какие грибы уже научились жить в человеке
Кордицепс, тот самый Ophiocordycepsunilateralis, ставший звездой сериала «Одни из нас», заставляет задуматься о грибковой угрозе. Однако существуют и другие, не менее пугающие грибы, способные распространяться воздушно-капельным путем, паразитировать на человеке и легко проникать в мозг.
— Действительно, некоторые грибки уже научились преодолевать гематоэнцефалический барьер — защитный механизм, оберегающий мозг от микроорганизмов и токсинов. Особую опасность представляют так называемые диморфные грибы. В окружающей среде они существуют в виде грибницы, но, попадая в организм человека или животного, преобразуются в специализированные паразитические формы. Эти плотоядные грибы способны образовывать споры, которые легко распространяются по воздуху, — отмечает Анастасия Зорина, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха, кандидат биологических наук.
Среди серьезных грибковых поражений выделяют криптококкоз, при котором поражается головной мозг, что приводит к менингиту. Инфицирование происходит при вдыхании спор, находящихся в земле, птичьих экскрементах и разлагающихся растениях. Менингит, вызванный криптококком, может привести к головной боли, жаре, дезориентации, скованности мышц шеи и, в особо тяжелых случаях, к смерти. Коварный аспергиллез развивается из-за грибка Aspergillusfumigatus, который проникает в организм через дыхательные пути вместе с пылью. Попадая в легкие, споры могут спровоцировать аллергические реакции, образование грибковых шаров (аспергилломы) и даже воспаление легких, абсцессы и другие угрожающие состояния. Мукормикоз — стремительно прогрессирующая инфекция, вызываемая Mucorspp. и Rhizopusspp. поражают носовые пазухи, органы зрения и мозг, вызывая когнитивные нарушения, паралич и летальный исход. Особенно подвержены этому заболеванию люди с диабетом и ослабленным иммунитетом. Заболевание быстро прогрессирует, вызывая отмирание тканей, что приводит к образованию черных струпьев на лице, вокруг глаз и в носу.
В традиционной китайской медицине кордицепс занимает особое место, считаясь мощным омолаживающим, тонизирующим и адаптогенным средством. Его используют для укрепления иммунитета, повышения жизненной энергии «ци» и улучшения общего самочувствия. В ресторанах Китая можно заказать блюда, приготовленные из насекомых, зараженных Кордицепсом.
— Кроме того, именно в Китае из гриба выделяют особые вещества, которые представляют интерес для фармакологических компаний при изготовлении лекарств, препятствующих отторжению тканей, например, от имплантируемых органов — почек, глаз, — рассказывает Мария Комбарова.
Эра антибиотиков: правда ли, что мы сами впустили внутрь себя грибковые инфекции
Действительно, антибиотические препараты могут оказывать негативное воздействие на микробиоту, однако этот эффект наиболее выражен при выводе лекарственного средства через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), что характерно лишь для некоторых лекарственных форм. Уничтожая бактерии, в том числе полезные, они открывают путь для развития грибковых инфекций.
— Этот дисбаланс внутренней бактериальной флоры, дисбиоз, может способствовать размножению грибов, таких как кандида, что приводит к кандидозу. Грибы — часть нашей естественной среды, и они всегда присутствовали в организме. Препараты этого типа лишь создают условия для их чрезмерного роста, нарушая сложившееся равновесие в микробиоме, — говорит Сергей Солодников, кандидат медицинских наук, научный консультант по вопросам фармакологии НОЦ ХимБИ Пермского Политеха.
Основную опасность представляет неконтролируемое и необоснованное использование антибиотиков без назначения и наблюдения врача. Нерациональное применение способствует развитию устойчивости к антибиотикам и может привести к дисбалансу с более серьезными последствиями.
