M se živí larvy ichneumon ichneumon?

Krutá morálka ichneumonských vos děsila Charlese Darwina. “Stvořil dobročinný a všemocný Bůh úmyslně ichneumonidní vosy, aby se živily živým tělem housenek?” – zeptal se vědec. Pravděpodobně by se Darwinovo morální rozhořčení ještě zvýšilo, kdyby se dozvěděl, že ichneumonidi své oběti záměrně infikují nebezpečnými viry, které potlačují jejich imunitu.

Ichneumonidní vosa Novichneumon longus z barmského jantaru, který žil před 100 miliony let. V této době ichneumonidi téměř jistě začali používat viry. Foto Dmitrij Kopylov.

Enkapsulační reakce spuštěná imunitním systémem hmyzu Lepidoptera, když parazitoidní vajíčko vstoupí do těla. Plazmocyty, granulocyty a oenocytoidy jsou typy hematocytů (krvinek). Nejprve se na cizí předmět navážou granulocyty a uvolní cytokiny – regulační proteiny, které přitahují masu plazmatických buněk, které tvoří pouzdro. Oenocytoidy pak spustí reakci vedoucí k melanizaci pouzdra. Čerpání z článku: BeckageN., DrezenJ.-M. atd. Londýn: AcademicPress/Elsevier, 2012. S. 151.

Viry a virům podobné částice vos ichneumon, pocházející z různých nudivirů. Vezměte prosím na vědomí, že viru podobné částice vosy Venturia canescens ztratily nejen DNA, ale i proteinový obal (kapsidu) – mají pouze vnější lipidovou membránu. Obrázek z článku: Burke GR // Current Opinion in Insect Science. 2019. Sv. 32. S. 28-35.

Věda a život // Ilustrace

Parazitoidi a imunita: kdo vyhraje?

Parazitoidy by neměly být zaměňovány s běžnými parazity, jako jsou helminti nebo vši. I když paraziti způsobují svým majitelům potíže, snaží se je nezabít (jinak sami zemřou). Naopak parazitoidy způsobují pomalou, ale jistou smrt infikovaného organismu. V podstatě se jedná o dravce operující zpomaleně. Přesně tak se chovají vosy ichneumon – velmi pestrá skupina hmyzu, kterou představuje více než 50 čeledí patřících do řádu blanokřídlých, kam patří i známé včely a mravenci. Dospělé vosy ichneumon se živí především nektarem a pylem, ale jejich larvy jsou parazitoidy, které se nejčastěji zaměřují na jiný hmyz, stejně jako na pavouky, pseudoškorpióny a roztoče. Pro parazitoidní larvy není tělo oběti domovem na celý život, ale pouze živou konzervou, kvůli které musí dokončit vývoj, proměnit se v dospělce a odletět.

Podle životní strategie se potomci vos ichneumon dělí na dvě skupiny: ektoparazitoidi a endoparazitoidi. Ti první sedí na povrchu oběti a vysávají její obsah malými otvory v kůži, zatímco ti druzí se vyvíjejí ve vnitřních tkáních a požírá nešťastníka zevnitř, jako výše zmínění ichneumonidi. Endoparazitoidní larva se vylíhne z vajíčka, které dospělá vosa naklade do jiného hmyzu pomocí dlouhého, flexibilního jehlovitého vejcovodu. Endoparazitoid se nemusí bát, že ho oběť shodí z těla, navíc je vždy krytý lidským štítem před nepříznivými podmínkami prostředí. Ale takový životní styl je spojen s vážnými nevýhodami, z nichž hlavní je rezistence imunitního systému oběti, poněkud podobná té, kterou by zažívalo embryo v těle těhotné ženy, kdyby nebylo chráněno embryonálními membránami.

Při průniku jakéhokoli cizího předmětu se kolem něj hemocyty (krevní buňky) napadeného hmyzu lepí ze všech stran, izolují jej od vnitřních orgánů a blokují přístup živin. Tato forma imunitní odpovědi, nazývaná enkapsulační reakce, představuje pro endoparazitoida největší nebezpečí. Aby se tomu vyhnuli, někteří chalcidoidní parazité raději infikují vajíčka hmyzu, ve kterých se přirozeně ještě nevytvořily hemocyty. Toto chování je typické pro megafragmata, trichogramma a další trpasličí vosy, jejichž délka se počítá v prvních zlomcích milimetru. Ve skutečnosti nemůžete opravdu divočit, když musíte vyrůst do dospělosti s obsahem jediného varle v rezervě. Larvy a dospělý hmyz, kterým se podařilo nabrat tuk, jsou mnohem atraktivnější kořistí, ale je obtížnější se k nim přiblížit. Někteří jezdci musí svá vajíčka snášet s chirurgickou přesností přímo do nervových ganglií. Vzhledem k tomu, že hemocyty nevstupují do nervového systému, tato technika chrání vajíčka před opouzdřením. Ostatní endoparazitoidi nejsou o nic méně sofistikovaní – místo aby ovipositor použili k piercingu, používají ho jako anální sondu, která zažene vajíčko do řitního otvoru oběti. Ve střevní dutině nejsou žádné hemocyty, takže tam snesené vajíčko je také bezpečné.

ČTĚTE VÍCE

Které borůvky bych měl zasadit na Uralu?

Virové přenašeče ve službách vos a lidí

Mnoho endoparazitů se nespokojilo s pasivním vyhýbáním se imunitnímu systému svého hostitele a přešlo k jeho aktivnímu potlačování. Některé druhy například spolu s vajíčkem vstřikují do kořisti látky, které brání opouzdření. Ale taková opatření mají pouze dočasný účinek, protože imunosupresivní sloučeniny jsou dříve nebo později vyloučeny z těla postiženého hmyzu. Dobrý parazitoid by měl potlačovat imunitní systém hostitele systémově i zevnitř a ne bojovat s jeho vnějšími projevy. Přesně to dělají nejpokročilejší parazitoidní vosy, které patří do dvou blízce příbuzných čeledí braconidae a ichneumonidae. Tyto čeledi zahrnují asi 19 000 a 24 000 popsaných druhů a dohromady tvoří třetinu druhové diverzity celého řádu blanokřídlých.

Nejstarší fosilní nálezy ichneumonidů a brakonidů pocházejí z první poloviny období křídy a zhruba ve stejné době, soudě podle údajů molekulární fylogenetiky*, došlo k události, která předurčila jejich následný evoluční úspěch. Mluvím o alianci, kterou brakonidi a ichneumonidi vytvořili s viry, aby vložili kopie škodlivých genů do DNA svého kořistního hmyzu.

V přírodě se bakterie aktivně uchylují ke službám virů k přenosu genetického materiálu. Když se bakteriofágy (bakteriální viry) množí uvnitř infikované bakteriální buňky, mohou náhodně uchopit část její DNA a poté ji vstříknout do jiné bakterie. Tento proces, nazývaný transdukce, je jedním z hlavních mechanismů horizontálního přenosu genů mezi bakteriemi, kterým si navzájem zejména předávají rezistenci vůči antibiotikům. Studium práce bakteriofágů v polovině 1990. století přivedlo vědce k myšlence využití virových vektorů v genové terapii. Podstata tohoto přístupu je jednoduchá: pokud se člověk narodil s mutací v životně důležitém genu, pak pomocí přeprogramovaných virů může být do jeho buněk zavedena správná verze tohoto genu. První pacientkou, na které byla úspěšně testována genová terapie, byla v roce XNUMX čtyřletá dívka Ashanti de Silvarodom z amerického státu Ohio. Trpěla těžkou formou vrozené imunodeficience v důsledku defektu genů kódujících adenosindeaminázu. Tento enzym je důležitý zejména pro leukocyty (bílé krvinky), které se v případě jeho nepřítomnosti nemohou normálně podílet na fungování imunitního systému. Aby dívce lékaři pomohli, odebrali jí několik částí bílých krvinek, ošetřili je retrovirem obsahujícím zdravé geny adenosindeaminázy a poté je vrátili do krevního oběhu. Ashanti díky této terapii přežila a proměnila se ve veselou mladou ženu, která se pravidelně objevuje v televizních pořadech věnovaných genové terapii.

ČTĚTE VÍCE

Jak vypěstovat citrusy ze semínka?

Jak zkrotit virus

Úplně stejnou genovou terapii, ale pouze pro diametrálně odlišné účely, praktikují již mnoho milionů let parazitoidní vosy reprezentované brakonidy a ichneumonidy. V jejich vaječnících se syntetizují poly-DNA viry – speciální virové částice, které se spolu s parazitoidním vajíčkem zavádějí do těla oběti. Každý poly-DNA virus nese sadu genů cílených na hemocyty a buňky tukového těla infikovaného hmyzu. Aktivace těchto genů způsobuje chronické narušení imunitního systému oběti. Zejména pomocí virů vkládají parazitoidní vosy do hostitelské DNA geny kódující tyrosin protein fosfatázy. Tyto enzymy blokují restrukturalizaci aktinových mikrofilament – prvků buněčného cytoskeletu. Kvůli problémům s cytoskeletem ztrácejí hemocyty hostitelského hmyzu schopnost se vzájemně propojovat, což eliminuje opouzdření cizích předmětů. Vajíčka a larvy ichneumonidů a brakonidů se proto mohou nacházet téměř v jakékoli části těla oběti, aniž by narážely na jakýkoli odpor její imunity.

Genetici nebyli schopni určit původ poly-DNA virů ichneumonidů – jejich původ sahá možná k nějakému vyhynulému viru. Bylo však možné prokázat, že předky poly-DNA brakonidních virů (brakoviry) byly nudiviry – viry obsahující DNA příbuzné bakuloviru. Dnes nudiviry a bakuloviry infikují širokou škálu hmyzu. Pro svou selektivní patogenitu se dokonce používají při hubení škůdců jako alternativa k obecným insekticidům. Například bakuloviry způsobují housenkovou polyedrózu, virové onemocnění, které způsobuje bobtnání a prasknutí těla hmyzu v oblasti intersegmentálních sept. S největší pravděpodobností podobné syndromy způsobily předkové formy poly-DNA virů. Vosy by takové viry mohly dostat od svých obětí – housenek nebo jiného hmyzu.

Po vyzvednutí viru od oběti ho parazitoidní vosy nějak přeprogramovaly a nahradily původní genetický materiál viru svým vlastním. Je těžké tomu uvěřit, ale poly-DNA viry nesou pouze vosí geny, zatímco nemají žádné geny virového původu. Původní geny viru, kódující proteiny jeho obalu, se staly nedílnou součástí vosího genomu. V důsledku toho virus ztratil schopnost reprodukce v tělech jiného hmyzu a stal se zcela závislým na svém majiteli. Bylo zjištěno, že k sestavování virových částic dochází výhradně v jádrech buněk, které tvoří kalich, speciální tkáň přiléhající ke stěnám vosích vejcovodů. Jak se virus hromadí, jádro kalichové buňky nabobtná jako balón a pak praskne spolu s vnější buněčnou membránou a výsledná tekutina, obohacená virem, vstupuje do tkání oběti spolu s vajíčkem. Protože poly-DNA viry neobsahují genetické instrukce pro syntézu proteinového obalu, nemohou se množit v těle infikovaného hmyzu. O takto zkrocených virech, které lze syntetizovat výhradně v laboratoři, a proto se nikdy nevymknou kontrole, si vědci mohou nechat jen zdát!

Virový arzenál vos: od neštovic po koronavirus

Poly-DNA viry jsou dnes nejlépe prozkoumané, ale nejsou zdaleka jediným nástrojem virového arzenálu ichneumonových vos. Během evoluce opakovaně domestikovali různé skupiny virů. Například v jedových žlázách brakonidní vosy Diachasmimorpha longicaudata, která parazituje na larvách much, vzniká speciální entomopoxvirus DlEPV, který patří do skupiny poxvirů, kam patří i notoricky známý původce pravých neštovic. Genom tohoto viru nebyl dosud prozkoumán, ale již nyní je zřejmé, že na rozdíl od poly-DNA virů je schopen se v těle oběti rozmnožovat, čímž si zachovává určitou nezávislost. Naopak ichneumonidní vosa Venturia canescens, která se používá k hubení škůdců ve stodolách, místo plnohodnotných virů produkuje viru podobné částice neobsahující vůbec žádný genetický materiál. Místo DNA jsou pod obalem takových částic ukryty virulentní proteiny, které blokují enkapsulační reakci. Částice podobné viru sedící na povrchu parazitoidního vajíčka vstřikují tyto proteiny do plovoucích hemocytů, vytvářejí kolem nich lokální „pancíř“ a zároveň nedeaktivují celou imunitu oběti, což může být užitečné v případě útok jiného potenciálního parazitoidního konkurenta. Předpokládá se, že předkem takových viru podobných částic byl také nějaký nudivirus, ale ne ten, který tvořil základ brakovirů.

ČTĚTE VÍCE

Jaká je čekací doba na Plantafol?

Parazitoidy spolupracují nejen s viry obsahujícími DNA, jako jsou poly-DNA viry a poxviry, ale také s viry obsahujícími RNA, tedy s těmi, které uchovávají dědičnou informaci ve formě molekul RNA. Například reovirus DpRV2 obsahující RNA byl nalezen v ichneumonidní vosě Diadromus pulchellus, která infikuje kukly zavíječe cibulového, nebezpečného škůdce póru. Tento virus má horší funkčnost než poly-DNA viry, protože nemůže úplně zastavit zapouzdření. Inhibuje však produkci melaninu v membráně vytvořené z adherentních hemocytů kolem parazitoidu. Askovirus DpAV4 obsahující DNA vykonává podobnou funkci u stejného druhu vosy. Melanin není pouze pigment zodpovědný za tmavou barvu u zvířat. Tato látka hraje důležitou strukturální roli, spojuje sousední proteinové řetězce navzájem. Proto je zapouzdřovací reakce obvykle doprovázena melanizací: melanin dodává stěnám vězení dodatečnou sílu, kterou se imunitní systém snaží vybudovat kolem cizího předmětu. V souladu s tím, čím méně melaninu tělo oběti produkuje ve snaze blokovat parazitoida, tím více se cítí uvolněnější.

Někdy parazitoidi pomocí virů zasahují nejen do imunitního systému, ale i do chování oběti, jak dokazuje příklad brakonidních vos Dinocampus coccinellae, které kladou vajíčka do dospělých berušek. Larvy tohoto druhu vylučují během svého vývoje virus DcPV obsahující RNA ze skupiny pikornavirů. Podobně jako poliovirus, původce poliomyelitidy, také pikornavirus, se virus DcPV hromadí v nervovém systému brouka. Poté, co se parazitoid zakuklí, způsobí u berušky třes a dočasné ochrnutí. Beruška na celý týden mrzne nad parazitoidní kuklou a před případnými nepřízní osudu ji zakryje vlastním tělem. No, proč ne scénář pro dystopii o zlých vědcích, kteří vytvořili virus, který z lidstva udělá poslušné otroky, nezištně se starající o své zotročovatele?!

Zajímavé je, že poté, co se dospělá vosa vynoří z kukly a odletí, se některé berušky vrátí do normálního života a přes všechno, co zažily, se dokážou i úspěšně rozmnožit. Možnost takového šťastného konce umožňuje přeřazení larev D. coccinellae z parazitoidů na parazity. Činnost posledně jmenovaného, jak jsem již poznamenal, není spojena se smrtí infikovaného organismu.

Mimochodem, k virům obsahujícím RNA patří i koronaviry, o kterých už slyšel každý obyvatel planety, a jejich použití se dost možná nevyhýbají ani parazitoidní vosy. V každém případě byl asi před 20 lety z braconidní vosy Opius concolor izolován neznámý virus s charakteristickými hrotovitými segmenty na skořápce, velmi podobný slavné „koronavirové koruně“. Role tohoto viru, stejně jako mnoha dalších, bohužel zůstává nejasná. Koneckonců, musíte pochopit, že ne každý virus nalezený v konkrétním parazitoidu je pro něj užitečný. Může se ukázat, že je to jen náhodný společník na cesty nebo za určitých okolností dokonce ublíží svému dopravci.

ČTĚTE VÍCE

Jak ochránit jahody před mrazem?

Vztah mezi viry a členovci je neobdělávanou oblastí pro výzkum. Doufám, že nejnovější koronavirové události nepřímo podnítí zájem o studium rozmanitého virového arzenálu parazitoidního hmyzu.

vosí jezdci Sada Euderus endemický ve Spojených státech, jsou superparaziti (tj. paraziti parazitů) žlučník Bassettia pallida. Samice zavíječe klade vajíčka do listů mladých dubů, což vede k vytvoření vnitřní hálky, ve které se živí a roste jedna nebo více larev. Když žlučník vyroste, vyhryzne díru do žlučníku a odletí. Pokud v těle B. pallida Když vosa ichneumon naklade vajíčka, vosa žlučová neodletí a vyhryzá mnohem menší otvor do hálky, než je nutné. Pak ji hmyz ucpe hlavou a uhyne a larva vosa ichneumon se živí mrtvou vosou hálkovou, dokud nevyroste. Nakonec se vosa prožere do hlavy oběti, která stále ucpe díru v hálce, a vyleze ven.

Společenstva hmyzu obývajícího dubové hálky byly prozkoumány poměrně málo. To je důvod, proč není jasné, jak jedinečný je vztah mezi superparazity E. set a parazitoidní B. pallida. Vědci pod vedením Andrewa Forbese z University of Iowa, který objevil vosy z rodu Euderus v hálkách vytvořených ne B. pallida, a dalších druhů žlučníků dubových, proto jsme se rozhodli tento jev prostudovat podrobněji. Vědci se rozhodli zejména zjistit, zda jezdci z rodu infikují Euderus jiné druhy žlučníků dubových, a pokud ano, mění podobně chování svého hostitelského hmyzu E. sada.

Aby to autoři zjistili, shromáždili 23 tisíc dubových hál z různých druhů dubů rostoucích v různých částech země. Když narazili na hmyz z rod euderus, určili jejich druhy morfologií a analýzou sekvence podjednotky I mitochondriálního enzymu cytochromoxidázy, která je pro tento druh charakteristická.

V důsledku toho vědci zjistili, že jezdci Euderus sada vyskytující se ve hálkách tvořených nejen žlučníkovými červy B. pallida, ale také šest dalších druhů parazitoidů ze čtyř rodů, včetně Callirhtyis quercusmodesta. Aby vědci pochopili, jak se superparaziti chovají ve vztahu k jiným hostitelům, analyzovali 128 vytvořených háčků C.quercusmodesta. V nich našli kromě jiných druhů hmyzu i 44 larev E. sada a 291 jednotlivců jejich vlastníků, C. quercus modesta. 63 z nich si ucpalo díru ve žluči hlavou a ve 39 případech byli jedinci vedle „zátky“ E.nastavit.

Autoři poznamenávají, že v přírodě existují případy, kdy jeden parazit může změnit chování několika hostitelů. Například vosa Zatypota kauros parazituje na dvou druzích pavouků z různých čeledí. Je však možné, že šest druhů žlučníku, na kterém parazituje E. sada, se mohou ukázat jako bližší příbuzní, než se zdá: klasifikace žlučových kamenů dosud nebyla stanovena a vědci někdy přesouvají druhy z jednoho taxonu do druhého. Dále hmyz ze dvou rodů, na kterých parazituje E.soubor, Callirhtyis и bassettia, morfologicky velmi podobné, takže jejich klasifikace se může v průběhu času skutečně měnit.

ČTĚTE VÍCE

Jak dlouho lze domácí sýr skladovat?

Ichneumy mohou parazitovat nejen na hmyzu, ale i na pavoukovcích. Larvy ichneumon ichneumon nejen požírají hostitelské pavouky, ale také je nutí, aby si pro sebe utkaly kokon, ve kterém se parazit zakuklí. Navíc jsou schopni parazitovat nejen na osamělých, ale i na společenských druzích pavouků.

Jekatěrina Rusáková
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.

Dvě třetiny evropských druhů čmeláků čelí do 40 let vyhynutí
K tomu dojde v důsledku ztráty stanoviště, pokud se nesníží dopady člověka.

Pokud se nepodaří omezit antropogenní emise skleníkových plynů, při současném využívání půdy a populačních trendech v Evropě ztratí 2061 procent druhů čmeláků do roku 2080–76 30 procent plochy svého přirozeného prostředí. To je vystaví riziku vyhynutí. Takové závěry jsou obsaženy v článku publikovaném v časopise Nature. Celosvětově je více než 90 procent planě rostoucích rostlin a více než 75 procent plodin opylováno hmyzími opylovači. V posledních desetiletích jsou jejich populace ohroženy oteplováním klimatu, znečištěním ovzduší, nesprávným používáním pesticidů, neudržitelným využíváním půdy a řadou dalších problémů, kvůli kterým jejich počet celosvětově klesá. V mírných a vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule jsou hlavním opylujícím hmyzem čmeláci, jejichž těla jsou přizpůsobena chladným podmínkám. Podle některých národních zpráv (např. belgických a nizozemských) Evropa již zažívá lokální vymírání až čtvrtiny druhů čmeláků. Vědci pod vedením Guillauma Ghisbaina ze Svobodné univerzity v Bruselu modelovali, jak se změní početnost čmeláků různých druhů v Evropě během 2. století, pomocí datových souborů o klimatu, využívání půdy a populaci z projektu ISIMIP1b a trénování ekologických modelů niky na přítomnost a počet. čmeláků s geografickým odkazem. Použili tři scénáře socioekonomického rozvoje (SSP 2.6-3; SSP 6.0-5 a SSP 8.5-2061) předpokládající nízké, střední nebo vysoké antropogenní emise skleníkových plynů. Autoři studie došli k závěru, že i při výrazném omezení antropogenních emisí skleníkových plynů by v letech 2080–32 30 procent druhů čmeláků uvedených jako nejméně znepokojené IUCN ztratilo nejméně 76 procent plochy vhodného stanoviště pro ně. Pokud se tyto emise nepodaří omezit, bude 60 procent evropských druhů čmeláků čelit ztrátě téměř třetiny svých stanovišť. Tím by se tyto druhy čmeláků zařadily do kategorie „ohrožené“. Biotopy čmeláků budou nejvíce zasaženy v Belgii, Německu, severní Francii a Nizozemsku, ale obecně hrozí, že celé evropské území pod XNUMX° severní šířky se stane nevhodným pro stanoviště čmeláků. Fennoscandia se může stát útočištěm pro některé druhy čmeláků, pokud se na jejím území nezvýší účinek jakýchkoli nezaznamenaných antropogenních faktorů. Více o příčinách a důsledcích krize opylujícího hmyzu v biosféře si můžete přečíst v našem materiálu „Problém Zhyzh“.