Tecniche di zombi nella fauna selvatica
Mentre alcune persone si spaventano con gli zombi attraverso la TV e le teorie del complotto, e altri chiamano quasi scherzosamente il feto nel grembo materno un parassita che la manipola, i veri parassiti manipolatori sottomettono con successo i loro padroni, trasformandoli in zombi. E questi schemi funzionano da decine di milioni di anni, e non da qualche miserabile decina di secoli, finché dura il periodo storico dell'Homo Sapiens. Altri "zombi" biologici - "i morti viventi" - erano in agguato sui rami dell'albero evolutivo e persino all'interno delle nostre cellule. Altri ancora camminano per le strade e pensano che tutti intorno siano già morti, il che significa che è possibile commettere crimini, perché a loro non importa più. Allora, chi gli scienziati chiamano zombi e dove trovarli? Scopriamolo.
Zombie al microscopio
Partiamo dal fatto che non solo l'intero organismo, ma anche le singole cellule possono essere fatte risorgere dai morti ed essere subordinate alla loro volontà. Il Mycobacterium tuberculosis sa molto bene come farlo. Questo batterio, che causa la tubercolosi, si moltiplica all'interno delle cellule del corpo umano. Si deposita anche all'interno dei macrofagi, cellule immunitarie che mangiano pericolosi "estranei". Dopo l'infezione, la membrana dei macrofagi perde, il che significa quasi sempre morte certa per una cellula. Ma i micobatteri non vogliono perdere le loro "incubatrici" così facilmente, quindi non lasciano che le cellule quasi morte muoiano fino alla fine, trasformandole in fabbriche di zombi che possono produrre nuovi bacilli tubercolari e nascondersi dalla terapia antibiotica.
Se ti rimpicciolisci ulteriormente e guardi ancora più in profondità, gli zombi possono essere trovati in tutti noi. Inoltre, senza di loro non saremmo nati. Almeno questo è ciò che pensano gli autori dell'ipotesi dei "centrioli zombie", pubblicata sulla rivista scientifica Frontiers in Cell and Developmental Biology. Il centriolo è composto da nove triplette (triplette) di microtubuli. I centrioli "orchestrano" la divisione cellulare, formando un fuso di divisione, che attira i cromosomi (o le loro metà, a seconda del tipo di divisione) ai poli della cellula. È stato stabilito che nella maggior parte degli animali, durante la riproduzione sessuale, i centrioli vengono ereditati dal padre, ma nell'uomo e in altri mammiferi, così come negli insetti, i centrioli dello sperma sono modificati (o assenti del tutto). Da dove vengono allora i due centrioli in un ovulo fecondato? Nello sperma degli insetti, ad esempio, c'è un solo centriolo. Negli esseri umani, nulla è chiaro: sembra che alcuni scienziati abbiano osservato in un uovo fecondato fino a tre invece dei due normali, e in un topo i centrioli non sono stati visti affatto fino a quando la cellula non si è divisa in 32 o 64.
L'indizio, secondo gli autori dell'articolo, è semplice: ci sono due centrioli nello spermatozoo, ma uno di essi è modificato, degradato. Tuttavia, il centriolo "morto" può dividersi e funzionare senza essere ripristinato alla sua forma normale. "A causa del fatto che sono contemporaneamente degradati (" morti ") e funzionali (" vivi "), li abbiamo chiamati centrioli zombie", scrivono gli autori del lavoro. Quando i centrioli vengono fecondati in uno zigote, questo centriolo zombi può formare un centriolo normale figlia, quindi ci sono tre centrioli.
Una cosa ancora più strana dei centrioli zombi (ma certamente esistenti nella realtà) sono gli scoiattoli zombi. Scienziati provenienti da Inghilterra, Australia e Norvegia hanno scritto un'intera recensione su di loro, lamentando che le "proteine zombie" prive di attività enzimatica, per usare un eufemismo, non sono favorite dai loro colleghi.
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E completamente invano: sono presenti in tutti i regni dei vivi e occupano il 10-15% del genoma. Se non fossero necessari, la selezione naturale li ripulirebbe lentamente (è anche un piacere sprecare energie per sintetizzare spazzatura inutile), ma questo non sta accadendo. E se iniziamo a capire che anche il DNA "spazzatura" non codificante in realtà non occupa solo un posto nel genoma per niente, allora i geni codificanti da cui vengono prodotte le proteine non funzionali dovrebbero certamente avere un senso. Tali "zombi" possono influenzare il loro prototipo funzionante, cambiarne l'attività, attaccarlo al posto giusto nella cella - cioè condurre una vita completa dopo la sua "morte funzionale".
E lo zombi si siede sui rami
E le piante? Non li aggireremo immeritatamente nella nostra storia. Inoltre, possono anche diventare zombi. A causa dei batteri fitoplasma, le piante zombi coltivano foglie sui ramoscelli invece che sui fiori. Non possono più moltiplicarsi e, come i macrofagi colonizzati dai bacilli tubercolari, diventano fabbriche per la produzione di batteri.
Le piante unicellulari rendono le piante schiave dalla volontà debole con l'aiuto della proteina SAP54, che interagisce con le proteine del dominio MADS (no, non sono responsabili della follia, ma della formazione di un fiore). Nel corso dell'evoluzione, la proteina batterica SAP54 ha imparato ad assomigliare alla proteina del dominio K che normalmente interagisce con MADS e quindi ha violato il sistema di accesso al controllo delle piante.
Ma non solo i rami delle piante possono diventare "zombie". Gli scienziati possono anche chiamare così i rami dell'albero evolutivo. Molto dibattito è in corso sul modello di sviluppo dei mammiferi dopo l'estinzione del Cretaceo-Paleogene, che ha distrutto i dinosauri e molti altri animali e piante. Esistono due versioni di questi eventi. Secondo il primo modello "esplosivo" con il "modello esplosivo a miccia lunga", gli antenati di diversi ordini divergevano prima all'interno della classe dei mammiferi, e poi apparivano le specie all'interno di ciascun ordine. Il modello esplosivo a miccia corta presuppone che questi eventi siano avvenuti quasi simultaneamente. Recentemente è stato proposto un modello di "esplosione morbida", secondo il quale alcune linee sono sorte nel Cretaceo e, dopo l'estinzione, si è verificata la principale "esplosione".
I problemi e le debolezze dell'ultimo modello rivelano i rami fantasma e i rami zombi che sono sorti sull'albero evolutivo. I primi appaiono a causa del fatto che la documentazione fossile è incompleta: non sono stati trovati antenati e i discendenti erano al loro posto. Questi ultimi sono più problematici perché si verificano prima che i dati molecolari prevedessero la divergenza dei loro gruppi ancestrali.
Gli autori dell'articolo Molecular Phylogenetic and Evolution analizzano tutti e tre i modelli e sostengono un "cavo fusibile lungo", dimostrando che la divisione a livello di ordine molto probabilmente è iniziata nel Cretaceo. Questo concetto ti consente di sconfiggere i rami degli zombi e perfezionare l'albero evolutivo dei mammiferi.
Vermi terroristici dentro gamberi e formiche
Nel corso dell'evoluzione, i parassiti hanno acquisito una vasta gamma di tecnologie zombi. Qui vengono usati tutti i mezzi: manipolazione, fede nella falsità dei segnali dei propri sensi, guerre per l'immunità e ormoni contraffatti.
"La neuroparassitologia è una scienza sull'orlo della fantascienza", scrive Michael Dickinson, co-editore del The Journal of Experimental Biology, dell'Università di Washington. Questa frase è condita da un misto di orrore e ammirazione: dalla richiesta "non mangiarmi, ti sarò comunque utile", diretta al sistema immunitario di qualcun altro, alla manipolazione insidiosa e alla zombificazione dei proprietari - un passo. E puoi attraversarlo forgiando molecole che vengono utilizzate per comunicare dalle cellule dell'ospite.
A volte non sembra avere molto senso. Esistono i crostacei gammarus, che appartengono all'ordine degli anfipodi (si chiamano così perché nuotano letteralmente di lato). Ma quando vengono attaccati dai parassiti, i crostacei perdono il controllo di se stessi e iniziano a muoversi come tutti gli altri crostacei, e nuotano anche alla luce, invece di nascondersi da essa.
Crostaceo Gammarus. Con Julie / Flickr
Di conseguenza, è più probabile che vengano mangiati dal pesce, in cui il parassita deve entrare. Gli scienziati sono stati in grado di influenzare il movimento del gammarus con la serotonina e hanno dimostrato che i parassiti molto probabilmente influenzano la risposta immunitaria, che causa l'infiammazione del sistema nervoso dei crostacei. Di conseguenza, il lavoro del neurotrasmettitore serotonina, una molecola intermedia che trasmette segnali tra le cellule nervose, così come tra il nervo e altre cellule, viene interrotto. Il crostaceo non riceve correttamente i segnali visivi e olfattivi e nuota verso la sua morte.
Succede che i parassiti debbano trascorrere "l'infanzia" in un organismo, l '"adolescenza" in un altro e crescere in un terzo. Questo è il modo in cui il verme del colpo di fortuna, il dicrocoelium dendriticum lanceolato, attraversa la sua vita.
Le sue uova dovrebbero giacere nel terreno, i futuri trematodi vengono inviati alla "scuola materna" all'interno della lumaca. Nella fase successiva, nuotano liberi per un po 'di tempo sotto forma di larve di cercarie con la coda, poi vengono inghiottite da una formica, dopodiché diventano metacercarie.
Ma non tutte le cercarie passeranno per la "scuola" delle formiche: una di loro è destinata a morire per permettere alle altre di crescere. Striscia nel ganglio subofaringeo di una formica, la metà inferiore del prototipo di cervello che hanno gli insetti. Lì, la cercaria si adagia più comodamente, circondandosi di un guscio sottile, e si siede al "pannello di controllo". D'ora in poi, la formica lavora durante il giorno, come tutti i suoi fratelli, ma di notte si trasforma in uno zombi dalla volontà debole. Lascia il formicaio, si arrampica su un filo d'erba, vi si aggrappa con i denti e aspetta che un mammifero lo ingoia: una formica zombi è solo un veicolo a sei zampe dirottato dai vermi per raggiungere il caro obiettivo, che diventa il fegato o i dotti biliari di una pecora o di una mucca. Lì, i vermi prospereranno e possono moltiplicarsi fino a decine di migliaia di individui.
Ciclo di sviluppo / Dicrocoelium dendriticum Wikimedia Commons
Altri parassiti, i vermi dei capelli, mandano a morte certa cavallette e scarafaggi, costringendoli a saltare in acqua, dove il pesce, prossimo ospite del parassita, deve mangiare gli insetti.
Gatti e topi e fiori del male su un'astronave
Ma se zombificare una formica o un crostaceo non è così difficile, "hackerare" il cervello di un vertebrato grande e complesso è un compito per gli "hacker" più avanzati. Pertanto, l'esempio più famoso e persino canonico di zombificazione è, ovviamente, la toxoplasmosi. Questa malattia è causata dal protozoo Toxoplasma gondii. Il toxoplasma, a differenza delle larve dei vermi, è costituito da una sola cellula, ma può soggiogare trilioni di estranei.
La destinazione finale della via del Toxoplasma, la loro terra promessa, è il gatto. Immediatamente, i parassiti unicellulari insidiosi possono raramente entrarvi, quindi molto spesso il percorso verso il paradiso del Toxoplasma passa attraverso la morte. Vero, non il loro: per arrivare al gatto, usano veicoli più piccoli: ratti, topi o uccelli.
In questi animali, il Toxoplasma subisce varie trasformazioni. Una volta nel cervello, producono tirosina idrossilasi, una proteina che regola la velocità con cui viene sintetizzato l'ormone dopamina. Questo ormone, associato al piacere e alla fiducia, è un anello chiave nel sistema di motivazione e ricompensa. Avendo ceduto alla promessa di felicità, quella carota interiore su una canna da pesca di qualsiasi motivazione, i roditori o gli uccelli diventano senza paura e iniziano loro stessi a cercare incontri con le zampe artigliate di una bestia soffice.
Le molecole di tirosina idrossilasi sembrano fiori innocui, ma nelle mani di Toxoplasma si trasformano in fiori del male, e non nel senso di Baudelaire, ma nel senso più vero / Gla086 / Wikimedia Commons
Ma anche i meccanismi più belli possono fallire. Immagina di dover rubare un'auto o un elicottero per raggiungere, ad esempio, un'isola paradisiaca dove ti aspetta una vita serena. Ma poi accade l'imprevisto: il tuo prossimo soldato si scopre per errore su un'astronave. Hai imparato a dirottare auto e aeroplani, sai come guidarli, nasconderti dalle guardie - il sistema immunitario - e moltiplicarti, popolando tessuti diversi, hai reso le tue vittime più attraenti per il sesso opposto, hai persino minacciato le popolazioni di oche hawaiane "dirottando" in alcuni luoghi prima 48% di loro. Ma non hai imparato a pilotare veicoli spaziali. In generale, la tua nave vola su Marte con il pilota automatico. Non solo non c'è un'isola paradisiaca ora, ma non hai nemmeno una tuta spaziale con te. Ovviamente l'astronave ha dei pulsanti all'interno, simili a quellisu cui sei abituato a fare clic, ma a volte funzionano in modo completamente diverso.
Inoltre, il sistema immunitario della vittima può anche influenzare il sistema nervoso (ad esempio, attraverso l'infiammazione, come nello stesso gammarus) e modificare il loro comportamento - e non sempre nella direzione in cui il Toxoplasma è benefico.
Zombifying People: Echoes of Mouse Love and the Apocalypse in New York
Probabilmente, questo è come si sentirebbe Toxoplasma se potesse valutare le sue possibilità di successo infettando una persona. È improbabile che il gatto lo mangi e reagisce a modo suo agli stimoli di Toxoplasma. Ad esempio, ha un aumento della schizofrenia o un aumento del rischio della sua manifestazione. Inoltre, i sondaggi sulle persone infette mostrano che le vittime di Toxoplasma diventano più lente e più passive in presenza di pericolo, l'istinto di autoconservazione si indebolisce e, sebbene in generale i pazienti siano più irritabili, non vogliono combattere per nulla. In situazioni spaventose - in una foresta oscura, in una casa vuota di notte - rimangono calmi.
Le persone possono anche avere cambiamenti drammatici nel loro livello di sospetto e socievolezza. Le donne diventano più amichevoli e altruiste, mentre gli uomini, al contrario, non vogliono condividere nulla. Il sospetto del contagiato è influenzato non solo dal sesso, ma anche dal luogo di residenza: gli uomini di città e le donne di villaggio diventano più fiduciosi a causa del Toxoplasma, mentre gli uomini di villaggio e le donne di città, al contrario, cercano una presa in tutto.
Ancora una volta, vediamo la grafia "dopamina" del parassita, ricordando che questo ormone influisce in modo diverso sui mammiferi maschi e femmine. Esperimenti con le arvicole della prateria, modelli di amore e fedeltà nel mondo dei roditori, hanno dimostrato che la dopamina è necessaria non solo per l'attaccamento alla propria anima gemella, ma anche per l'aggressività verso gli estranei. Tali influenze possono influenzare maschi e femmine in modi diversi: alcuni hanno bisogno di proteggere il territorio, altri hanno bisogno di affezionarsi ed essere amichevoli. Forse questa risposta si fa sentire anche nelle differenze nel comportamento di uomini e donne infettati da Toxoplasma, sebbene, ovviamente, le persone non siano topi e l'interfaccia per Toxoplasma non sia così conveniente.
Ma i toxoplasmi non imparano dai loro errori e continuano a invadere le astronavi: nelle regioni in cui i servizi igienici non sono molto popolari e molta carne cruda entra nel cibo, più della metà delle persone forma anticorpi contro il toxoplasma. Ciò significa che sono malati o, almeno, hanno incontrato questi parassiti in passato. Non è facile curare questa infezione con gli antibiotici: da qualche parte, una forma dormiente del parassita - una cisti, che è sempre pronta a moltiplicarsi di nuovo, sopravvive da qualche parte. E ancora una volta un uomo non è più esattamente lui, ma un'astronave Toxoplasm controllata dall'interno, che lotta dentro un gatto irraggiungibile.
Ma ci sono altri scenari per un'apocalisse zombi. Le piante possono anche essere non solo vittime, perché i farmaci da loro ottenuti possono intossicare le persone. La storia di come i chimici, mentre ricercavano i recettori dei cannabinoidi (che reagiscono non solo ai cannabinoidi narcotici, ma anche a molti dei neurotrasmettitori interni del corpo), hanno provocato accidentalmente la comparsa di "zombie" per le strade di New York, non è la trama di un film sull'apocalisse, ma il tema del reale articolo scientifico pubblicato su The New England Journal of Medicine nel gennaio 2017.
Il 12 luglio dello scorso anno, sono state inviate unità di risposta rapida per trovare e catturare persone sinistre che si comportavano esattamente come zombie. A Brooklyn, New York, un totale di 33 persone sono state trovate vagare meccanicamente per le strade con occhi vuoti e senza comprensione. Le persone lentamente, come i sonnambuli, muovevano le mani e ringhiavano come veri zombi. Otto "zombie" appena coniati sono stati testati per urina e sangue. Dopo un'indagine durata 17 giorni, gli scienziati sono stati in grado di stabilire che il colpevole era un cannabinoide recentemente sintetizzato per la ricerca di farmaci, che le persone hanno acquistato con il pretesto del farmaco a base di erbe AK-47 24 Karat Gold, che ha colpito il primo tipo di recettori dei cannabinoidi.
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Ekaterina Mishchenko
