Mrówki zombie i pasożytnicze grzyby

Niektóre mrówki mogą być atakowane przez pasożytnicze grzyby

Istnieją grzyby, które po zainfekowaniu swojej ofiary, przejmują kontrolę nad jej zachowaniem. Co ciekawe, takie pasożytnicze grzyby wcale nie są rzadkością w świecie przyrody. Skąd się wzięły na naszej planecie?

Mrówki zombie

Gdzieś w podszyciu lasu tropikalnego, mrówka z rodzaju Camponotus zeszła ze swoich regularnych tras i zatoczyła się na gałęzi. Jej ruchy są nieskoordynowane, więc owad spadł na ziemię. Po chwili wstał i wznosił swoją zygzakowatą wędrówkę. To tzw. mrówka zombie, która stała się częścią cyklu życiowego pasożytniczego grzyba z rodzaju Cordyceps.

Około południa, po kilku godzinach wspinaczki i bezcelowego dreptania, mrówka jest około 25 cm nad ziemią, kręcąc się bez celu i nagle zagłębia swoje potężne szczęki w jedną z żyłek liścia, chwytając ją mocno.

W ciągu sześciu godzin jest martwa. Po dwóch dniach spomiędzy jej stawów wyrastają białe włoski, które kilka dni później przekształcają się w grubą, brązową matę pokrywającą całego owada. Z podstawy głowy mrówki zaczyna wyrastać różowobiała łodyga, która stale się rozrasta. W ciągu dwóch tygodni osiąga ona długość dwukrotnie większą od ciała mrówki i sięga aż do ziemi pod spodem.

Grzyb Cordyceps atakujący osę

W końcu łodyga wypuszcza swoje zarodniki w powietrze, gotowe do zarażania kolejnych niczego nie podejrzewających mrówek.

To dziwaczne zachowanie zostało po raz pierwszy odnotowane przez Alfreda Russella Wallace’a w Indonezji w 1859 roku, ale nie było badane zbyt szczegółowo aż do niedawna. Od tego czasu odkryto, że grzyb zakłóca normalne zachowanie mrówki poprzez ingerencję w mózg, powodując, że zainfekowany owad zachowuje się w sposób, który zwiększa możliwości rozprzestrzeniania się zarodników grzyba.

Grzyb rośnie w całej jamie ciała mrówki, wykorzystując organy wewnętrzne jako pożywienie. Z kolei silny egzoszkielet mrówki służy jako rodzaj kapsuły, chroniącej grzyba przed wyschnięciem, zjedzeniem lub dalszą infekcją.

Pokarm dla grzyba

Najwcześniejszy znany zapis grzyba pasożytującego na owadzie pochodzi sprzed około 105 milionów lat. Jest to samiec czerwca, owada z rzędu pluskwiaków, zachowany w bursztynie, z dwiema łodygami grzyba wystającymi z jego głowy. Ale ta skamielina nie może nam powiedzieć, czy regularne zachowanie zainfekowanego owada zostało w jakikolwiek sposób zmienione lub zakłócone.

Ostateczne dowody na zachowanie “zombie-mrówek”, datowane na około 48 mln lat temu, pochodzą ze skamieniałości, w których widać wyraźne ślady po obu stronach żyłek liści, pozostawione przez żuchwy zainfekowanych mrówek. Ten związek między mrówką a grzybem jest nie tylko bardzo stary, ale również bardzo powszechny – do tej pory odkryto około 1000 gatunków grzybów pasożytujących na owadach.

W tej odwiecznej walce o przetrwanie mrówki rozwinęły przystosowania, aby chronić siebie i swoje gniazda przed infekcjami grzybiczymi. Poprzez pielęgnację
i społeczne czyszczenie siebie nawzajem usuwają one potencjalnie szkodliwe zarodniki, zanim zdołają one wniknąć w skórę i zająć miejsce. Niektóre mrówki rozpylają w swoich gniazdach truciznę, która działa jak fungicyd, a jeśli to nie powstrzyma ataku, przegradzają swoje gniazda, zamykając skażone komory.

W niektórych przypadkach zainfekowane osobniki są wynoszone z gniazda przez zdrowe robotnice, a w ostateczności cała kolonia przenosi się, porzucając zaatakowane gniazdo.

Naturalne ścieżki ewolucji

Patogeny grzybicze ewoluowały, aby stać się albo ściśle gatunkowo specyficzne, albo bardziej ogólne w wyborze owadziego żywiciela. Niektóre są zdolne do zarażania setek różnych gatunków.

Czasami trudno jest określić, które zachowania są całkowicie mimowolne i napędzane przez grzyby w celu poprawy własnego sukcesu reprodukcyjnego, a które wyewoluowały jako forma obrony przed infekcją. Na przykład, gdy mrówka-żywiciel wspina się na podwyższoną pozycję, co znane jest jako “choroba szczytowa”, zwiększa to obszar, na którym zarodniki mogą rozprzestrzeniać się przez wiatr. Jednocześnie jednak usuwa mrówkę z bliskiej odległości od jej krewnych w kolonii, zapobiegając rozprzestrzenianiu się infekcji na jej siostry.

Nie jest jasne, czy zachowanie to jest stanem zombie wywołanym przez grzyba, czy też altruistycznym aktem samopoświęcenia mrówki. Jeśli jest to celowe działanie mrówki, to być może ratuje ona resztę kolonii przed poddaniem się infekcji, co czasami nazywane jest “adaptacyjnym samobójstwem”.

Zachowanie podobne do zombie u owadów jest również wywoływane przez wiele innych rodzajów pasożytów, w tym bakterie, a nawet inne bezkręgowce. To rodzi fascynujące pytania o naturę prawdziwej niezależności każdego organizmu w tym, co niewątpliwie jest wysoce złożonym, wzajemnie powiązanym systemem życia. Mrówki-zombie dają nam wgląd w tę misternie splątaną sieć molekularnych wpływów i behawioralnych adaptacji. To prowadzi nas do zastanowienia się, kto ostatecznie kontroluje kogo?