Мозговые паразиты

Как и большинство ученых, я иногда бываю на конференциях, вот только что вернулся с ежегодного собрания Общества нейронаук — организации, в которую входит большинство исследователей мозга на Земле. Одно из самых мучительных интеллектуальных мероприятий, какое только можно вообразить.

Во-первых, нас там собирается около 28 000 ученых-зануд в битком набитом конференц-центре: через некоторое время все это кажется полным безумием — целую неделю вокруг вас в любом ресторане, лифте, туалете горячо спорят об аксонах кальмаров. Во-вторых, это, собственно, новые научные сведения. В программе 14 000 лекций и постеров: непомерный объем информации. А из подмножества постеров, до которых вам необходимо добраться, некоторые вы так и не увидите из-за воодушевленных толп вокруг них, другие окажутся на языке, который вы и опознать не сможете, а еще там будет постер, описывающий все эксперименты, которые вы планировали провести в ближайшие пять лет. И посреди всего этого — общее понимание, что, хоть все мы и горбатимся на этой ниве, мы ни черта не знаем о том, как работает мозг.

Сам я достиг дна в день, когда, раздавленный всей этой информацией и общим ощущением невежества, присел после обеда на ступеньки конференц-центра. Мой взгляд сфокусировался на мутной луже у края тротуара, и я осознал, что какой-нибудь крошечный микроб, копошащийся в этой луже, наверное, знает о мозге больше, чем все мы, нейробиологи, вместе взятые. Этот безнадежный вывод вызвала недавняя выдающаяся статья о том, как некоторые паразиты контролируют мозг своего хозяина. Мы знаем, что бактерии, простейшие и вирусы могут использовать тела животных для собственных целей удивительно изощренными способами. Чтобы плодиться, они захватывают наши клетки, энергию и меняют наш образ жизни.

Один из примеров их сообразительности: некоторые вирусы в латентной форме живут в телах млекопитающих в ожидании своего часа. Когда имеет смысл выйти из спячки, активироваться и начать воспроизводиться? Когда иммунная система млекопитающего подавлена и работает не в полную силу? Когда подавлена иммунная система? В моменты стресса. В ДНК этих вирусов содержатся детекторы, активируемые гормонами стресса. Стоит вам получить хорошую дозу стресса — хроническую болезнь, недоедание, экзаменационную сессию, как вирусы, узнав об этом, просыпаются и с гиканьем несутся воспроизводиться, пока иммунная система ослаблена. И у вас на губе вдруг выскакивает герпес.

А есть еще тропические простейшие, вроде трипаносом, которые вторгаются в тело и одолевают вас, потому что могут каждые несколько недель менять идентифицирующую комбинацию белков на поверхности своих клеток — как раз когда иммунная система приготовится распознать их и атаковать. Или паразиты крови — шистосомы, которые даже не пытаются менять маски, а прикидываются «своими», завернувшись в белки, характерные для поверхности ваших собственных клеток, и становятся иммунологически невидимыми. Но во многих отношениях самое поразительное и злодейское достижение этих паразитов — и предмет моих размышлений в тот день — это способность менять поведение хозяина для собственных целей. Учебники приводят в пример эктопаразитов — организмов, которые колонизируют поверхность тела. Скажем, клещи антеннофорус (Antennophorus) ездят на спине муравьев и, поглаживая их ротовой аппарат, вызывают рефлекс, приводящий к тому, что муравей отрыгивает пищу, которой кормится клещ. Острицы рода сифациа (Syphacia откладывают яйца на коже грызунов, яйца выделяют вещество, вызывающее зуд, грызун чешет это место зубами, глотает яйца — и паразиты счастливо вылупливаются внутри грызуна. Это странные примеры, но все становится еще более странно, если задуматься, как паразиты влияют на поведение, находясь внутри нас.

Некоторые примеры — это паразиты, меняющие хозяев: одну стадию жизни они проводят в теле промежуточного хозяина, затем размножаются в теле окончательного хозяина. Сложность в том, чтобы переехать от первого хозяина ко второму. Для этого паразит может повредить мышцы промежуточного хозяина, ослепить его, поселиться в его пище, заставить его сосредоточиться на добыче еды, забыв об осторожности, — все это повышает вероятность, что промежуточный хозяин вместе с паразитом будет съеден хищником — окончательным хозяином. Еще удивительнее дело обстоит с паразитами, влияющими на саму нервную систему. Иногда это происходит косвенно, через гормоны, которые влияют на нервную систему. Усоногие раки-саккулины (Sacculina granifera) прикрепляются к самцам песчаных крабов и выделяют феминизирующий гормон, вызывающий материнское поведение. Тогда зомбированные крабы мигрируют в открытое море вместе с самками, вынашивающими яйца, и выкапывают в песке ямки, идеальные для выведения потомства. Но у самцов его, понятное дело, не будет. А вот у саккулин — будет! А если саккулина прикрепляется к самке, она вызывает такое же материнское поведение, но после атрофии яичников самки, так называемой паразитической кастрации

Но самое интересное — это когда паразит влезает непосредственно в мозг. Эти паразиты — микроскопических размеров: преимущественно вирусы, а не относительно гигантские твари вроде клещей, остриц и раков. Добравшись до мозга, эти крошки оказываются защищены от иммунной атаки и могут приступать к перенастройке нервной машинерии в свою пользу. Один из таких паразитов — вирус бешенства. Он мог выбрать один из множества путей эволюции, чтобы сформировать стратегию, позволяющую ему переселяться из одного хозяина в другого. Ему не обязательно было приближаться к мозгу. Он мог воспользоваться уловкой вирусов, вызывающих насморк: они раздражают нервные окончания в носу, заставляя вас чихать и опрыскивать копиями вируса соседа в кино. Или вирус мог бы развить способность провоцировать неутолимое желание кого-нибудь лизнуть, таким образом передавая вирус в слюне. Но, как мы все знаем, бешенство заставляет хозяина проявлять агрессию, чтобы вирус перепрыгивал к другому хозяину в слюне, попавшей в раны.

Только подумайте. Толпы нейробиологов изучают нейральную основу агрессии — нервные пути мозга, нейротрансмиттеры, взаимодействия генов и среды, влияние гормонов и так далее. Конференции, диссертации, академические перепалки, дрязги о том, кто получит постоянную должность, — а вирус бешенства просто «знает», какие нейроны заразить, чтобы кто-то взбесился. Но, несмотря на впечатляющие эффекты, вирусу есть над чем работать. Дело в неспецифичности паразита. Если вы — бешеное животное, вы можете укусить одну из немногих тварей, в организме которых вирус бешенства плохо воспроизводится, например кролика. То есть заражение мозга паразитами, конечно, сногсшибательно влияет на поведение, но если это влияние слишком сильно, паразит может оказаться в тупиковом хозяине.

Все это приводит нас к особому случаю контроля мозга и к упомянутой ранее статье Мануэля Бердоя с коллегами из Оксфордского университета. Бердой и его коллеги изучали паразита под названием токсоплазма гондии (Toxoplasma gondii). В токсоплазменной утопии жизнь состоит из последовательности двух хозяев, грызуна и кошки. Простейшее заглатывается грызуном и образует цисты в организме хозяина, особенно в мозге. Грызуна съедает кошка, в которой токсоплазма размножается. Паразит выходит наружу с фекалиями кошки, которые — в одном из возможных жизненных циклов — будут проглочены грызунами. Вся эта схема держится на одной специфической особенности: единственный вид, в котором токсоплазма может размножаться и распространяться, — это кошки. Так что токсоплазме не хотелось бы, чтобы ее носителя-грызуна поймал ястреб, а ее кошачьи фекалии съел жук-навозник. Паразит, конечно, может заражать все остальные виды, только для размножения ему надо оказаться именно в кошке. Эта его способность заражать другие виды и есть причина того, почему во всех книжках «Что делать во время беременности» советуют убрать из дома кошек и их лотки и не рекомендуют беременным женщинам возиться в саду, если вокруг бродят кошки. Если токсоплазма из кошачьих фекалий попадет к беременной женщине, она может добраться до плода и вызвать неврологические повреждения. Поэтому осведомленные беременные женщины избегают кошек. А токсоплазма проделала уникальный финт, добилась того, чтобы грызуны не избегали кошек. Все нормальные грызуны сторонятся кошек.

Этологи называют это поведение стереотипной моделью поведения: избегание развивается у грызуна не в результате проб и ошибок (поскольку у них едва ли много возможностей учиться на собственных ошибках с кошками). Боязнь кошек — врожденная. И реализуется она через обоняние благодаря феромонам — химическим сигналам-запахам, которые испускают животные. Все грызуны инстинктивно шарахаются от запаха кошек — даже те, которые произошли от сотен поколений лабораторных животных и никогда в жизни кошку не видели. Все, кроме зараженных токсоплазмой. Как показали Бердой с коллегами, грызуны избирательно теряют свое неприятие и страх кошачьих феромонов. Теперь этот запах их привлекает. Это совсем не тот случай, когда паразит залезает в голову промежуточного хозяина и все там перепутывает, чтобы сделать его уязвимым. Все остальное у грызунов остается в порядке. Их социальный статус в иерархии доминантности не меняется. Их все так же интересует спаривание, а значит, привлекают феромоны противоположного пола. Они все так же могут различать другие запахи (скажем, свои собственные или совершенно безвредных кроликов). Все, что меняется, — грызун больше не шарахается от кошачьих феромонов, а тянется к ним. Это поразительно. Это как если бы кто-то оказался заражен мозговым паразитом, который никак не влияет на его мысли, эмоции, экзаменационные оценки или предпочтения в кино, но, чтобы продолжить свой жизненный цикл, вызывает неодолимое стремление пойти в зоопарк, перелезть через забор и поцеловать взасос самого злобного с виду белого медведя. Роковое влечение, вызванное паразитами, как заметила команда Бердоя в заголовке статьи. Естественно, нужно больше исследований. Я говорю так не только потому, что это обязательный момент для любой научной статьи, но и потому, что это настолько крутой результат, что кто-то должен разобраться, как это работает! И потому — я тут, с вашего позволения, сыграю Стивена Джея Гулда — что это еще одно доказательство того, как удивительна эволюция. Удивительна и парадоксальна. Принято считать, что эволюция — целенаправленный, поступательный процесс. Если вы в это верите, то думаете примерно так: беспозвоночные примитивнее позвоночных, млекопитающие — самые развитые из позвоночных, приматы — самые генетически навороченные млекопитающие и так далее, пока не доберетесь до научных с виду доказательств эволюционного превосходства той расы, национальности или лиги игроков в боулинг, к которой принадлежите сами. И это заблуждение. Так что помните: есть твари, которые могут контролировать мозг (и дадут нейробиологам сто очков вперед). Мои размышления над придорожной лужей привели меня к выводу, противоположному тому, к которому пришел Нарцисс, глядя на свое отражение в воде. Нам нужно филогенетическое смирение. Мы явно не самый продвинутый вид и не наименее уязвимый. И не самый умный.

Примечания и дополнительная литература

Хороший общий обзор темы есть в книге: Moore J., Parasites and the Behavior of Animals (Cambridge: Oxford University Press, 2002). Потрясающее исследование токсоплазмы: Berdoy M., Webster J., Macdonald D., “Fatal attraction in rats infected with Toxoplasma gondii,” Proceedings of the Royal Society of London, B 267 (2000): 1591. Клещи, разъезжающие на муравьях, острицы, чешущиеся грызуны и крабы, зараженные раками, — все они обсуждаются в книге: Moor J., Parasites and the Behavior of Animals. Многие главы этой книги отражают мои страстные преходящие увлечения — на пару месяцев меня захватывает какая-то тема, я все время о ней читаю, довожу жену до ручки бесконечными монологами. В какой-то момент я что-нибудь по этой теме пишу, выбрасываю ее из головы и освобождаюсь для новой одержимости. Эта глава тоже начиналась так. Но потрясающая статья о воздействии токсоплазмы на поведение продолжает занимать меня настолько, что я нанял блестящего молодого ученого, доктора Аджая Виаса, который будет в моей лаборатории пытаться выяснить, что же все-таки делает токсоплазма с мозгом грызунов. Оставайтесь с нами.

Источник: m.vk.com

Комментарии: