Японские биологи установили, что для изменения поведения гусениц, которое бакуловирусы группы I стимулируют с целью распространения потомства, необходима работа гена, захваченного вирусом у хозяина. Этот механизм отличается от недавно изученного, используемого бакуловирусами группы II. Он возник в ходе эволюции независимо. Работа опубликована в журнале PLoS Pathogens.
В сентябре 2011 года в журнале Science вышла статья, в которой биологи обнаружили, что за болезненное поведение непарного шелкопряда при заражении бакулавирусами группы II отвечает ген egt, инактивирующий гормон линьки. Гусеницы перестают линять, нарушаются их суточные циклы поведения и насекомые начинают ползти наверх.
В нынешней работе авторы исследовали другую группу бакуловирусов (группа I), инфекция которых приводит к такому же поведению гусениц. Механизмы управления хозяином в случае этой группы оказались совершенно иными.
Исследователи выключали все гены вируса по одному и смотрели на результаты заражения. Оказалось, что действия всего одного гена оказалось достаточно для "зомбирования" насекомых. Гусеницы, зараженные вирусом, в котором был выключен ген ptp, не проявляли повышенной двигательной активности, хотя во всем остальном заражение и болезнь проходили так же.
Авторами было установлено, что ген ptp был приобретен вирусом у предка гусеницы-хозяина и кодирует синтез фермента-фосфатазы. Ученые предполагали, что действие этого белка должно быть как-то связано с его ферментативной активностью, но в ходе последующих экспериментов картина оказалась сложнее.
Когда исследователи инактивировали фермент заменой аминокислоты в активном центре, оказалось, что совершенно нефункциональный ptp справляется с задачей зомбирования так же, как и натуральный. Проследив за образованием вируса, исследователи обнаружили, что белок встраивается в капсид (белковую оболочку) вируса и делает его более устойчивым. Если ptp совсем удалить из генома вируса, то количество вирусных частиц в мозге насекомого существенно падает и зомбирования не происходит. Если белок есть, но ферментативно не активен, то такой вирус работает в точности как дикий.
Исследователи пока не смогли связать то, как влияет ptp на количества вирусов в мозге с зомбированным поведением, для этого требуются дополнительные исследования. Тем не менее, данная работа показала, что у разных групп бакуловирусов управление поведением насекомых возникало в ходе эволюции дважды, причем с совершенно разными механизмами.
Паразиты, изменяющие поведение хозяина часто встречаются в животном мире. Среди самых известных гриб Cordyceps unilateralis, заставляющий муравьев подниматься на верхушки травинок, чтобы обеспечить оптимальное распространение грибных спор.
