كيف تحول هذه الديدان الطفيلية الجمبري البني إلى “زومبي” برتقالي زاهي؟

ابحث في المستنقعات المالحة في مصب جزيرة بلوم في ماساتشوستس، وستجد الروبيان البرتقالي الزاهي كامنًا بين النباتات والمخلفات. يعد هذا اللون غير المعتاد علامة على إصابة الجمبري بدودة طفيلية، مما يؤثر أيضًا على سلوك الجمبري. عادة ما يصبح الروبيان المصاب خاملًا ويتعرض للمستنقعات المفتوحة لفترة طويلة جدًا، ويمكن للطيور الجائعة أن تلتقطه بسهولة. الآن قام علماء الأحياء في جامعة براون بتسلسل الحمض النووي لهذا الجمبري وقاموا بفك رموز الآليات الجزيئية وراء التغييرات. أحدث ورقة نشرت في مجلة البيئة الجزيئية.

“هذا مثال على طفيلي يتلاعب بمضيف وسيط لضمان انتقاله بين المضيفين.” قال المؤلف المشارك ديفيد راند قامت جامعة براون برسم تشبيه لكيفية انتقال الملاريا إلى البشر من خلال لدغات البعوض. “قد يكون داء الكلب مثالًا آخر ذا صلة: فهو يدفع الأفراد المصابين إلى “الجنون”، بحيث يعضون الآخرين ويصيبون المضيف التالي. إن تعلم الآليات الجزيئية لهذه الأنواع من التفاعلات بين المضيف والطفيلي يمكن أن يكون له آثار مهمة على كيفية إدارة مسببات الأمراض بشكل عام، وفي البشر أيضًا.”

من المعروف أن الطفيليات في الطبيعة تتحكم في سلوك مضيفيها وتعديله. وأبرزها أن هناك عائلة من الفطريات الطفيلية الزومبية كورديسيبس– من 400 نوع مختلفحيث تستهدف كل منها نوعاً محدداً من الحشرات، سواء كان النمل أو اليعسوب أو الصراصير أو المن أو الخنافس. حقا، الأخير منا قال منشئ اللعبة المشارك نيل دروكمان إن المجمع مستوحى جزئيًا من حلقة من برنامج وثائقي عن الطبيعة على قناة بي بي سي. أرض (رواه السير ديفيد أتينبورو) يصور “زومبي” النمل بتفاصيل حية. العلماء حريصون على الاستكشاف كورديسيبس لمعرفة المزيد عن الأصول والآليات المعقدة وراء هذه الأنواع من الأمراض القائمة على مسببات الأمراض.

هذا شيء فظيع للغاية للقيام به. أولا، يخترق الفطر الهيكل الخارجي للمضيف ودماغه عن طريق الجراثيم المحمولة جوا ويسقط على الأرض. عندما تصادف النملة الباحثة عن الطعام جراثيم، تلتصق الجراثيم بجسم النملة وتحفر جحورها في الداخل. بمجرد دخول الجراثيم إلى الداخل، تنبت محلاق طويلة تسمى فطرية تصل في النهاية إلى الدماغ وتطلق مواد كيميائية تجعل الزومبي مدمنين على الفطريات المضيفة المؤسفة. تجبر المواد الكيميائية المضيف على الانتقال إلى مكان أكثر ملاءمة لنمو الفطريات. ثم يتغذى الفطر ببطء على المضيف، وينبت جراثيم جديدة في جميع أنحاء الجسم كإهانة أخيرة. تنفجر هذه البراعم وتطلق المزيد من الجراثيم في الهواء، مما يؤدي إلى إصابة المزيد من المضيفين غير المتوقعين.

شملت هذه الدراسة الحديثة الدودة الطفيلية (يرتجف) بدلاً من الفطر، مستهدفاً نوعاً محدداً من الجمبري البني الذي يعيش في الأهوار (متنوع القدرات) من الحشرات. بالتعاون مع مختبر الأحياء البحرية في وودز هول، ماساتشوستس، أخذ راند طلابه في رحلات ميدانية سنوية إلى مصب جزيرة بلوم منذ عام 2013. الأوركسترا الشواية– التأثير المعدية للدودة ليفينسينيلا بيردي. لكن الآلية التي تعدل بها الدودة لون وسلوك الجمبري المضيف لها ظلت لغزا.

ل. بيردي طائر مثقوب (أو حظ)، مما يعني أنه يستهدف الطيور في النهاية، ولكن لديه ثلاث مراحل متميزة في دورة حياته. تفرز الطيور التي تعيش في الأراضي الرطبة المصابة بيض الطفيليات في برازها، والتي تأكلها القواقع بعد ذلك. تطرد هذه القواقع يرقات الدودة التي تسبح بحرية، والتي يمكنها بعد ذلك أن تحفر في الهيكل الخارجي. أوه كريكيت. لذا فإن الجمبري من الناحية الفنية هو كذلك ل. بيرديالمضيف الوسيط الثاني ل وبعد مرور 25-30 يومًا، تتطور اليرقات إلى أكياس كبيرة داخل تجويف جسم الجمبري. يحدث هذا عندما يتغير اللون من البني إلى البرتقالي النيون، ويقضي الجمبري وقتًا أطول في المناطق المكشوفة من المستنقعات المالحة. وهذا يجعل الجمبري أكثر عرضة للطيور الجائعة. تأكل الطيور الجمبري، وتصاب بالعدوى، وتبدأ الدورة من جديد.

أولا، رند واشياء أخرى عديدة. تم إنشاء تسلسلين كاملين للجينوم أوه كريكيتباستخدام الحمض النووي المستخرج من ساق ذكر وساق أنثى، حيث من غير المرجح أن تكون أنسجة الساق مصابة بالحمض النووي للمثقوبات. ثم قاموا بتسلسل الحمض النووي لـ 24 جمبريًا مصابًا (تم التعرف عليهم بواسطة كيس واحد في تجويف الجسم وكيس واحد على الأقل) و24 جمبريًا غير مصاب، تم جمعهم جميعًا من ضفاف جدول في مصب جزيرة بلوم.

الاستنتاجات: التعرض للتريماتودا ينشط النسخ الجيني في الجمبري المرتبط بالتصبغ ومدى قدرة الجمبري على اكتشاف المحفزات الخارجية. وفي الوقت نفسه، يتم قمع العديد من النسخ الجينية المرتبطة بالاستجابة المناعية، وهو ما يمكن أن يفسر سبب إصابة 99% من الجمبري الموجود في المستنقعات المكشوفة عند انخفاض المد بالعدوى. راند واشياء أخرى عديدة. توفر هذه التعبيرات الجينية المتغيرة للمثقوبات الطفيلية ميزة تطورية، مما يمنحها فرصة أكبر لزيادة عدد سكانها. “مزدوجات الأرجل المصابة تصبح بطًا للحيوانات المفترسة” قالت رند– في هذه الحالة الطيور. “وهذا يسمح للطفيليات بالانتشار إلى كائن مضيف جديد أكبر حجما وأكثر قوة، والاستمرار في التكاثر ونشر أنواعها.”

وكتب المؤلفون: “هذه نتائج بديهية من التغيرات الواضحة في تصبغ مزدوجات الأرجل نتيجة للعدوى وميلها المتزايد إلى الملاحظة في المناطق المكشوفة من المستنقعات المالحة”. “نحن متفقون على أن التنبؤ بسلوك الكائن الحي من خلال الملامح النسخية يتضمن العديد من العلاقات المهمة بين السبب والنتيجة، وارتباطات النمط الظاهري والنمط الجيني المحددة هنا تسلط الضوء على الأهداف الجينية المحتملة التي تدفع التلاعب بالمضيف في البرية.”

البيئة الجزيئية، 2023. DOI: 10.1111/mec.17093 (حول معرفات الهوية الرقمية).