Корисний паразит • Сергій Глаголєв • Науково-популярні завдання на "Елементи" • Біологія

Корисний паразит

завдання

За визначенням, паразит завдає шкоди власникові. Але іноді вони приносять не тільки шкоду. У чому може складатися користь від паразитів для господарів?


Підказка 1

Зрозуміло, що в ході еволюції паразит може перетворитися в симбіонту (мутуаліста) і почати приносити користь. У задачі такі випадки розглядати ми не будемо – давайте зосередимося на «справжніх» паразитів.


Підказка 2

Поняття «шкоди» і «користі» в біології відносні. Подумайте, що можна використовувати в різних випадках як мірило «користі».


Підказка 3

Поняття «господар» теж не настільки очевидно. Це може бути особина, популяція або вид, а може бути і щось інше …


Рішення

Основним мірилом "користі" в біології, звичайно, повинен служити репродуктивний успіх – ймовірність того, що особина успішно поширить свої гени в наступних поколіннях. Погляди на "користь" можуть відрізнятися і в залежності від того, що вважати одиницею або "мішенню" відбору (див. На цю тему прекрасну популярну статтю Е. Клещенко "Груповий відбір повертається?"). Але ми не будемо лізти в ці хащі і будемо дивитися на користь "очима обивателя". Якщо, наприклад, паразит збільшує термін життя особини, при цьому роблячи її стерильною,- це саме по собі явно не можна вважати користю з точки зору еволюційної біології (хіба що така особина посилено дбає про потомство своїх родичів). Ну а з буденної точки зору – чому б і ні … "Користь" про людське око теж викликає сумніви у еволюційних біологів – але, наприклад, розширення ареалу явно можна розглядати як "корисне" про людське око подія.

Першими, мабуть, приходять на розум міркування про "користь" паразитів як фактора, що стримує розмноження, – такі ж, як про "користь" хижаків для популяції або виду. Травоїдні можуть за відсутності хижаків і паразитів розмножитися, знищити пасовища і потім загинути від голоду (як це, мабуть, сталося з оленями на островах Прібилова і Святого Матвія; см. DR Klein, The introduction, increase, and crash of reindeer on St. Matthew island). Хижаки теж можуть за відсутності ворогів знищити всіх жертв і вимерти з голоду – принаймні в деяких випадках, як це спостерігав Г. Ф. Гаузе в своїх дослідах з хижими інфузоріями. Тут паразит приносить "користь" свого господаря, стримуючи зростання його популяції і тим самим запобігаючи знищення його кормової бази. За недоведеним припущенням М. А. Супотніцкий (див."Мікроорганізми, токсини і епідемії"), паразити (на кшталт збудників чуми або віспи) можуть "вибраковувати" особин хазяїна з ослабленим імунітетом, тим самим перешкоджаючи широкому поширенню таких хвороб, як ВІЛ-СНІД або туберкульоз. У такій ситуації паразит теж може "приносити користь" або виду господаря.

Але виявляється, що це, мабуть, далеко не найпоширеніший варіант користі від паразитів. У статті P. Horwitz, B. A. Wilcox, 2005. Parasites, ecosystems and sustainability: An ecological and complex systems perspective автори перераховують інші випадки, коли зараженість паразитами може виявитися корисною для особини чи популяції. По-перше, заражену особина можуть розпізнавати хижаки і не зв'язуватися з нею. Тоді зараженість попри велику кількість хижаків може давати переваги у виживанні.

По-друге, зараження менш небезпечним паразитом може охороняти від зараження більш небезпечним (або навіть рятувати від нього, см. Післямова). По-третє, при заселенні нових районів захоплені з собою паразити можуть виявитися більш патогенними для конкурентів вселенця, ніж для нього самого, і тим самим сприяти успіху вселення. Далі, перенесена паразитарна хвороба (і придбана до неї стійкість) можуть зробити господаря більш бажаним статевим партнером.Нарешті, паразит може накопичувати якісь шкідливі речовини, позбавляючи від них господаря, або забезпечувати стійкість до якихось несприятливих зовнішніх факторів.

Уникнення хижаками заражених особин зустрічається, як не дивно, не так вже й часто. Моделі показують, що ціна вередливість може виявитися занадто високою для хижака, якщо збиток від зараження не дуже великий. І все-таки такі випадки відомі: наприклад, кулик-сорока частіше відмовляються від заражених трематодами черепашок-маком (і це вже після того, як кулик витягнув з грунту і розкрив черепашку!).

Другий випадок – захист від більш небезпечних паразитів – мабуть, дуже широко поширений. Показано, що люди рідко хворіють двома мікозами одночасно. Виявилося, що заражені гельмінтами люди рідше заражені лямбліями, і навпаки. Причини цього можуть бути різними. Найбільш ймовірно опосередкований вплив – через імунну систему хазяїна. Так, які перехворіли на псевдотуберкульозу, за деякими даними, можуть набувати імунітет проти чуми, а коров'яча віспа (див. Cowpox), як відомо, може охороняти від захворювання натуральною віспою. Але можливий і прямий антагонізм між паразитами (див., Наприклад, У плоских хробаків виявлена ​​еусоціальність, "Елементи", 29.09.2010).Коли редии-солдати одного виду паразитів знищують редій іншого – від цього цілком може виграти не тільки сам паразит, а й господар.

Більш складний випадок описаний в недавній замітці на "Елементи" (Патогенна бактерія покращує апетит своїх жертв, допомагаючи їм виживати, а собі – поширюватися, 31.01.2017). "Нормальні" сальмонели покращують апетит мишей, що допомагає їм виживати, а мутантні цю здатність втрачають і частіше вбивають господаря. Смертність мишей в обох випадках паразит підвищує; але не виключено, що заражені сальмонелою миші отримували б перевагу перед здоровими при зараженні якийсь інший інфекцією.

Описано такі випадки і для соціального, а також для гніздового паразитизму. Чудовий приклад описаний в статті R. M. M. Adams et al., 2013. Chemically armed mercenary ants protect fungus-farming societies. Один з видів соціальних паразитів, мураха Megalomyrmex symmetochus, Заражає колонії мурах-грібководов Sericomyrmex amabilis. Мегаломірмекси поїдають яйця і личинок господарів, обкушують крила молодим самкам, не даючи їм покинути гніздо. Але ця висока для господаря ціна окупається в разі набігу третього виду мурашок – Gnamptogenys hartmani. Господарі не можуть від них захищатися і зазвичай при атаці гинуть або залишають гніздо, залишаючи його на розграбування.А ось паразити успішно протистоять прибульцям. Вони жалять їх, вводячи містить алкалоїди отрута і часто успішно вбивають. А невбитого ужалених мурах часто вбивають їх власні родичі – отрута якимось чином блокує розпізнавання "товаришів по гнізду". Не дивно, що "паразити-захисники", що забезпечують "дах" від рейдерських захоплень, присутні в 80% колоній господарів.

Користь від гніздового паразитизму теж можлива. Хороший приклад описаний в підручнику Р. Риклефс "Загальна екологія". Один з перших його розділів називається "Оропендула-Монтезуми і волова птах". Волова птах – гніздовий паразит оропендули (див. Також Узурпатори гнізд). Необхідність вигодовувати чужого пташеняти зазвичай знижує виживання свого потомства. Тому господарі прагнуть позбутися від яєць паразита, а паразити "намагаються" цього уникнути різними способами – в тому числі набуваючи в ході еволюції наслідувальну забарвлення яєць. Описані в підручнику роботи Нілу Сміта показали, що в деяких колоніях оропендули господарі позбавляються від всіх яєць, несхожих на їх власні. Але в інших колоніях господарі рідко викидали яйця волової птахів, що відрізняються за забарвленням від власних.Виявилося, що поруч з такими колоніями немає осиних гнізд, і пташенят господаря дошкуляють шкірні оводи. А пташенята паразита більш "виводкові", раніше з'являються на світ і активно скльовують оводів і їх личинок з усіх сусідів.

Широко відомий випадок допомоги паразитів при вселенні на нові території – поширення по Європі американського сигнального раку (Pacifastacus leniusculus). Цей вид виявився носієм рачьей чуми (її збудник – оомицетов Aphanomyces astaci). Для європейських видів річкових раків вона летальна. Незабаром після вселення сигнального раку місцеві види були на величезних територіях винищені епізоотією рачьей чуми, і вселенец стрімко розширив свій ареал, займаючи звільнилася екологічну нішу.

Аналогічна історія сталася при освоєнні Америки європейцями. Мабуть, епідемії віспи і кору викосили мільйони індіанців Північної Америки за лічені десятиліття після перших контактів на узбережжі. Освоюючи внутрішні області, європейці всюди знаходили кинуті поля і селища. У Мексиці з 1520-го до 1550 року вимерло близько 90% її двадцятимільйонний населення. Важко сказати, чи принесло це користь європейцям, але їх "перемогу в конкуренції", без сумніву, сприяло …

Знайти відповідний приклад статевих переваг на користь заражених або перехворіли особин відразу не вдалося: зазвичай вибір робиться на користь здорових. Хіба що промайнуло вказівку в книзі Б. Вайшера і Д. Д. Ф. Брауна "Знайомство з нематодами", що збільшення мошонки у чоловіків через вухереріоза в деяких культурах може розглядатися як ознака доблесті. Але, мабуть, з людьми, які перехворіли і здоровими самцями дослідів майже не ставили – а було б цікаво подивитися, чи не краще їх самки "наївним" самцям.

Деякі паразитичні черви, мабуть, можуть підвищувати стійкість господарів до важких металів. У тілі стрічкових черв'яків Anthobothrium sp. і Paraorigmatobothrium sp. з кишечника акули Carcharhinus dussumieri концентрація кадмію і свинцю виявилася в сотні разів вище, ніж в тканинах господаря. Не виключено, що в багатьох інших випадках паразити теж можуть підвищувати стійкість до стресових факторів середовища або надавати господареві інші корисні особливості. Тут окремої розмови заслуговували б випадки, коли паразит (наприклад, вірус) передає господареві свої гени. Відомо безліч таких прикладів – так, фаги можуть передавати бактеріям гени стійкості до антибіотиків (див. S. R. Modi et al., 2013.Antibiotic treatment expands the resistance reservoir and ecological network of the phage metagenome).

Рис.1. Гельмінти можуть впливати на поведінку господарів

Є й інші мислимі варіанти, більш-менш реалістичні. Наприклад, широко відомо, що паразити "маніпулюють" господарями, змінюючи їх поведінку (рис. 1).

Найчастіше господар стає більш безбашенним і починає розгулювати на очах у хижака, щоб той якнайшвидше його з'їв і заразився, а паразит зміг завершити свій життєвий цикл (див., Наприклад, Токсоплазма – паразит, який маніпулює людською культурою, "Елементи", 05.09.2006 ). Але припустимо, що "кішка здохла". Тоді паразит, що підвищує прагнення досліджувати нові території (як це робить токсоплазма з щурами) або екстравертність та товариськість (як надходить та ж токсоплазма з людьми, см. J. Lindová et al., 2012. Higher Extraversion and Lower Conscientiousness in Humans Infected with Toxoplasma), Цілком може збільшити репродуктивний успіх. Як зазначає А. В. Марков, "Для деяких сучасних суспільств показано, що чоловіки-екстраверти залишають більше дітей у порівнянні зі своїми одноплемінниками – інтровертами. Однак екстраверти в середньому частіше потрапляють в небезпечні переробки і отримують травми. Можливо, цим врівноважується їх перевага ( і тому інтроверти досі не вимерли) ".

Частково протилежний варіант впливу паразита на поведінку описаний в замітці Молоді паразити бережуть господаря, зрілі заганяють його хижакові в пащу ( "Елементи", 06.06.2011). З'ясовується, що незрілі (які не досягли інвазивної для хижака стадії) паразити можуть "берегти" господаря, роблячи його більш обережним. Хоча "зрілі" паразити роблять протилежний вплив, сумарний ефект може бути на користь господаря.


Післямова

Це завдання показує, наскільки складні взаємодії в екосистемі. Навіть якщо ми розглядаємо два види – паразита і господаря, – їх взаємодія залежить від безлічі привхідних обставин (віку, статі, абіотичних факторів і т. П.). Що характерно, зараження токсоплазмозом підвищує ризикованість поведінки поряд з екстравертність – наприклад, заражені люди частіше потрапляють в ДТП. Так що підсумкове позитивний вплив цього паразита на репродуктивний успіх – під великим питанням. Але в живій природі ніякі два види не існує ізольовано – вони пов'язані з тисячами і десятками тисяч інших видів. І людина, що живе в міській квартирі, в тому числі – досить згадати про всіх бактеріях, Архе, грибках і фагах нашого мікробіома.Вплив на господаря сильно залежить і від взаємин цих видів між собою, а про їх взаємодіях ми знаємо дуже мало.

Але деякі особливості у людини все ж є. Люди стали свідомо позбуватися від паразитів і настільки ж свідомо їх використовувати. У першій половині ХХ століття піротерапія за допомогою зараження малярією широко використовувалася для лікування прогресивного паралічу – термінальній стадії сифілісу. І близько третини хворих (при комбінованої терапії з використанням сальварсану) видужували. Правда, ще близько третини гинули, але вони в будь-якому випадку були приречені.

До сих пір можна купити в аптеці медичну п'явку. Цього Ектопаразити люди використовують в медичних цілях з глибокої давнини.

Мал. 2. Втрачені черви повернуться і врятують людство?

Вакцинація – не що інше, як використання ослаблених паразитів для захисту від "справжніх", вірулентних. Користь вакцинації на перший погляд незаперечна (див. Задачу "Користь чи шкода"). Але насправді і ця користь – палиця з двома кінцями. Перенаселення і пов'язані з ним глобальні проблеми, можливе накопичення шкідливих мутацій через ослаблення природного відбору – ціна в тому числі і за успішне використання паразитів для захисту від паразитів.І нам ще пощастило, що люди все-таки начебто починають свідомо регулювати свою чисельність: можна сподіватися, що людство не спіткає доля оленів з острова Прібилова.

А позбавлення від гельмінтів показало, що користь людям, мабуть, приносили і вони – і не тільки захищаючи від зараження лямбліями. Доведено, що поширеність аутоіммунних хвороб пов'язана з поширенням глистових інвазій зворотною залежністю. І все більше даних говорить про те, що зв'язок ця може бути причинно-наслідкового. Гіпотеза "старих друзів" (див. GAW Rook, LR Brunet, 2005. Microbes, immunoregulation, and the gut) пояснює цей зв'язок: "істинно людські" гельмінти вже не сприймаються імунною системою господаря як небезпечні вороги і благотворно впливають на иммунорегуляции, а правильна иммунорегуляции захищає від аутоімунних реакцій (рис. 2).

На користь цієї гіпотези (тепер уже скоріше теорії) говорять перші успіхи гельмінтотерапіі (див. Helminthic therapy) – див., Наприклад, статтю про вражаючих успіхи в лікуванні хвороби Крона (RW Summers et al., 2005. Trichuris suis therapy in Crohn's disease) . Звичайно, на перший погляд заражатися гельмінтами не тільки неприємно, але й небезпечно. Насправді найчастіше використовується для гельмінтотерапіі свинячий волосоголовець Trichuris suis живе в організмі людини всього кілька днів. А від людської анкілостоми легко можна позбутися, вилікувавшись від більш серйозної хвороби.

Ну а в перспективі отримати користь від паразитів, напевно, можна буде і за допомогою білкової вакцини з наших "старих друзів" (рис. 3).

Мал. 3. Скоро препарати з гельмінтів, можливо, з'являться в кожній аптеці


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: