ハエをゾンビ昆虫に変える寄生菌

ハエは一日中、あちこちでブンブンブンブンブンブンと飛び回っていますが、やがて奇妙な行動をとり始めます。動きが鈍くなる。その腹部は膨らみます。体には白い綿毛が生えています。

日没頃、ハエが小さな植物や棒のてっぺんなどの高い場所に登って、つまり「頂上」に達し、口器を伸ばすと、突然動きが活発になります。ねばねばした粘液を吐き出して止まり木にしっかりとくっつき、羽を上げて死んでしまいます。

真下では、何も知らない他のハエが、死んだハエの死骸から飛び出す白い胞子のシャワーに見舞われます。そして、そのサイクルが再び始まります。

これらのハエを飲み込む白いものは、と呼ばれる真菌です。 昆虫フトラハエ—昆虫フトラ 直訳すると「昆虫を破壊する者」。これは宿主に完全に依存する偏性病原体で、ハエに感染し、ハエをその意志を実行する「ゾンビ」に変える。

160 年以上前に発見されたこの菌類の行動は、不気味であると同時に気が遠くなるようなものです。科学者たちは長い間疑問に思っていました。真菌はどのようにしてハエの脳を制御できるのでしょうか?特定の時間にそれを行うことをどのようにして「認識」するのでしょうか?ゲノム内のどの遺伝子が、この体を巧みに操るのに役立っているのでしょうか?

今日、この不気味なマインドコントロールの背後にある科学を解明するために、立て続けに実験が行われ始めている。

致命的なネクロフィリア

コペンハーゲン大学の進化生物学者ヘンリック・H・デ・ファイン・リヒトは、「ゾンビ」イエバエを研究している世界でも数少ない人物の一人である。 イエバエ。最初は菌類に惹かれたものの、 E.ハエ 彼は偏性病原体を研究したかったので、「もちろん、行動操作の側面とそれがどのように機能するかにも興味を持っていました」と彼は言います。

そういった詳細はホラー映画のネタのようなものです。真菌がハエに感染すると、重要な器官に直接到達するのではなく、最初に脂肪やその他の栄養素を消費し始め、徐々にハエを飢えさせますが、ハエは生き続けます。むしゃむしゃ食べるための非重要な器官がなくなったときにのみ、ハエはハエの行動を制御し始め、その継続性を確保します。ハエにある程度の高さを求めてそこに留まるように強制することで、胞子を広範囲に分散させることができます。

デ・ファイン・リヒト氏は、この真菌がメスのハエの死骸を健康なオスに魅力的にすることでどのようにハエを操作するかを説明する報告に特に興味をそそられた。雄は飛来して感染した死体と交尾しようとし、すぐに自分自身も感染してしまう。この致命的な魅力の性質を詳しく調べるために、デ・ファイン・リヒトと彼のチームは、感染したハエの死骸と未感染のハエの死骸をすりつぶして化学物質を抽出して分析し、死体の周囲の空気を研究した。彼らは2022年に、この菌が雄を誘惑する揮発性化学物質を放出すると報告した。

しかし、揮発性物質が雄のハエを誘引しているのは、性別を求めているのか、それとも栄養を求めているのかは完全には明らかではないと、デ・ファイン・リヒト氏は言う。作業仮説としては、彼らはそれが食べ物だと思っているために惹かれているだけかもしれないということです。 「しかし、彼らが近づくと、死体の揮発性の低い化合物の匂いを嗅ぎ始め、それが性的行動を誘発するのです」と彼は言う。

コペンハーゲン大学の生物生物学者アネット・ジェンセンも、他の昆虫が死んだハエの臭いにどのように反応するかについて興味深いことに気づきました。彼女と生徒の一人は、ハサミムシ（他の昆虫を食べる昆虫）が、ハサミに感染した胞子形成中のハエの死骸に引き寄せられることを発見した。 E.ハエ そして、感染していない死体や他の種類の真菌に感染した死体よりも、それらを好んで食べます。科学者らは、ハサミムシを2種類の死体の間に置き、どちらに向かって進むかを選択できるという実験を行った後に結論に達した。

「からの揮発性物質に何かあるかもしれない」 昆虫フトラハエそれはまた、捕食者を引き寄せます」と、昆虫にとって病原性のある真菌に関する概要を共同執筆したジェンセンは言う。 昆虫学の年次レビュー。 「栄養価が高いかも！」

ショウジョウバエも犠牲者リストに加わる

ゾンビバエの研究のほとんどはイエバエに焦点を当ててきたが、ハーバード大学の分子生物学者でゾンビ学者のキャロリン・エリアは、カリフォルニア大学バークレー校の博士課程の学生だったときに、彼女が裏庭でゾンビ化したハエを偶然発見したことをきっかけに、ショウジョウバエに研究の焦点を当てた。彼女は、実験のために野生のショウジョウバエを捕獲するための餌として腐った果物を用意していましたが、腹部に白く毛羽立った胞子があり、羽を上げてそれがわかるポーズをとっている死んだショウジョウバエを見て驚いたそうです。彼女はすぐに胞子から DNA の一部を配列し、自分の予感を裏付けました。これらのショウジョウバエは次のような被害者でした。 E.ハエ。

エリヤは感染を続けた キイロショウジョウバエ 、世界中の研究者が 1 世紀以上にわたって研究してきた確立された実験モデルです。これで E.ハエ-D.メラノガスター 彼女は強力なシステムを活用することに熱心です。 ショウジョウバエ遺伝子ツールキットを研究し、ハエの脳を研究して、真菌がどのように操作を行うかを理解します。

2023年の報告書で、エリアとその同僚らは、この真菌がハエの「血液」、つまりその血リンパにハエのニューロンの操作に役立つ何かを分泌している可能性があることを示した。彼女が感染したハエからの血リンパを感染していないハエに注射したところ、感染していないハエはゾンビ化したかのように振る舞い始めた。

エリア氏はまた、ハエの概日ニューロン（毎日のリズムを追跡するのに役立つニューロン）が、時間に敏感な高さを求める行動に関与している可能性があることも発見した。脳内のこれらのニューロンの特定のセットをサイレンシングすると、感染したハエのサミット活動が抑制されました。

エリアーはまた、このマインドコントロールを菌類の観点から理解したいと考えています。そのために、彼女とデ・ファイン・リヒトらは最近、巨大な配列を解読しました。 E.ハエゲノム。科学者らは、ショウジョウバエに感染する株に焦点を当て、「ホワイトカラー1」と呼ばれる遺伝子に類似した遺伝子を発見したと報告した。この遺伝子には、「ホワイトカラー1」と呼ばれる型で青色光センサーを作るための指示が含まれている。 アカパンカビ。で N.クラッサ 、ホワイトカラー1 概日リズムに役割を果たしているため、科学者らは、この遺伝子が感染したハエの日没前後の登頂行動とその後の死に至る正確なタイミングの制御に関与しているのではないかと仮説を立てている。

科学者らはまた、真菌がハエの組織と栄養素を最大限に活用するのに役立つ可能性のある遺伝子を多数発見した。これらには、血リンパの主要な糖であるトレハロースを消化するトレハラーゼ酵素をコードする特殊な遺伝子が含まれていました。ハエの外骨格のキチンを分解するキチナーゼなどのタンパク質。そして脂肪を分解するリパーゼです。

「それは当然ですよね？なぜなら、これらの真菌は、宿主を利用する方法が非常に特殊だからであり、多くの一般的な病原体が使用する戦略である、最初に宿主を殺して後で食べるという方法ではなく、昆虫の内部で増殖するのです。」と言う。 「宿主のあらゆる最後の組織を特異的に標的にできることが重要です。」

そして、研究者らは静的ゲノムを超えて、特定の遺伝子が活性化したときに作られる遺伝子のRNAコピーを研究するなど、さらなる手がかりの探求が続いている。まだ査読されていない研究論文の中で、オランダのヴァーヘニンゲン大学の博士研究員サム・エドワーズ氏は次のように述べています。デ・ファイン・リヒト。と同僚らは、感染後のさまざまな時点でのイエバエの頭部の RNA の分析を報告しました。 E.ハエ感染。彼らは、どのハエと真菌の遺伝子がハエの頭の中で活動しているかを解明することで、真菌がハエの行動をどのように操作しているのかを垣間見ることができればと考えていた。

研究チームは、特定のゾンビ化ウイルスに存在するエクジステロイドUDP-グルコシルトランスフェラーゼ（「egt」）と呼ばれるものに類似した真菌遺伝子の活性を検出した。これらのウイルスは、 E.ハエ は、感染した犠牲者（この場合は毛虫）を高い場所に移動させ、真菌の対応者よりも恐ろしい動きで毛虫を溶かしてウイルス粒子を下に放出させます。 egt 遺伝子は、このウイルス誘発性の毛虫の登頂行動に役割を果たしているため、研究者らは現在、この遺伝子がこのウイルス誘発性の毛虫の登頂行動に関与しているかどうかを知りたいと考えている。 E.ハエ 感染したハエの登頂を誘発する鍵となります。

さらにひねってみると、デ・ファイン・リヒトのプレプリントと、エリアが共同執筆した最近のカリフォルニア大学バークレー校の研究では、次のことが判明している。 E.ハエ 単独では活動していない可能性があります。この菌はイエバエやショウジョウバエに寄生すると同時にウイルスに感染するようだ。ただし、このウイルスが真菌によるハエの駆除に役立つかどうかはまだ分からない。

エリアー氏やデ・ファイン・リヒト氏らは皆、菌類がどのようにして操作を開始するのかを依然として知りたがっている。一つの仮説は、 E.ハエ ハエの登頂行動に関与するニューロンを活性化する化学物質を直接放出します。しかし、別の仮説は、真菌のすべてを消費する存在と、その結果として生じるハエの生理学的変化が、ハエ自身のニューロンに化学物質を放出させ、プロセスを開始させるというものである。

デ・ファイン・リヒト氏は、若い科学愛好家を引き付けるために、ゾンビハエと真菌のシステムを学校で教えたいと考えている。彼とエドワーズ氏は最近、研究室でゾンビ化する菌を観察する方法に関する説明書を出版した。 「これにより、高校の教師や他の人が希望に応じてこれを試してみるようになる可能性があります」とデ・ファイン・リヒト氏は言う。

その一部には、野外からハエの死骸を収集し、そこから真菌を分離することが含まれます。

「あるいは、実験室で健康なハエを死体と一緒に置いて感染を試みることもできます」とデ・ファイン・リヒト氏は言う。 「それが一番楽しいかも知れませんね？小さな小さな箱の中でゾンビの行動を観察しようとしています。」

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