6 февраля 2023
Подготовил Петр Казимиров
Австрийские и немецкие ученые описали механизмы, при помощи которых патогенные грибки избегают социального иммунитета муравьев. У грибков, прошедших отбор в социальных условиях, снижалась вирулентность и усиливалось спорообразование, а также снижалось содержание эргостерола в спорах. Оказалось, что это вещество воспринимается муравьями как сигнал к началу аллогруминга, в процессе которого они очищают друг друга от грибковых спор.
Credit:
Sina Metzler, Roland Ferrigato/ISTA | Пресс-релиз
Увеличение доступности медицины и разработка новых препаратов позволяют значительно повысить выживаемость в случаях инфекционных болезней. Однако есть и обратная сторона — патогены адаптируются к новым методам лечения, например, приобретая резистентность к антибиотикам или повышая вирулентность. Для поддержания эффективности лечения необходимо понимание механизмов адаптации патогенов. Группа ученых из Института науки и технологий Австрии с коллегами из Германии описала механизмы адаптации патогенных грибков к социальному иммунитету муравьев.
Общественные насекомые являются удобной моделью для изучения так называемого «социального иммунитета» — устойчивости к патогенам, обусловленной поведенческими паттернами, а не работой иммунной системы. Муравьи практикуют так называемый санитарный аллогруминг — насекомые способны очищать друг друга от грибковых спор, снижая риск заражения.
В новом исследовании ученые параллельно вели две экспериментальные линии. В обоих случаях муравьев Linepithema humile заражали смесью из спор шести штаммов патогенных грибков видов Metarhizium robertsii и M. brunneum. Данные штаммы сосуществуют в природе. После смерти насекомых с плодоносящих грибков собирали споры и заражали ими новую особь. В первой, «индивидуальной», линии зараженные муравьи содержались в одиночестве, в то время как в «социальной» линии зараженных насекомых подсаживали к сородичам. Всего было проведено десять последовательных актов заражения. Каждая линия была исполнена в десяти повторностях.
Во всех линиях в конце эксперимента доминировал или сохранился только один из штаммов. Однако процесс отбора протекал по-разному — в индивидуальных линиях к моменту пятого перезаражения уже устанавливался доминирующий штамм, в то время как в некоторых социальных линиях еще сохранялась конкуренция. Наблюдались различия и в видовой принадлежности грибка-«победителя». Во всех индивидуальных линиях доминировали штаммы M. robersii, в то время как в двух социальных линях доминирующее положение занял M. runnenum.
Для изучения адаптации грибков ученые пересаживали зараженных отобранными грибками муравьев в условия, соответствующие или отличные от условий отбора. То есть зараженных муравьев из обеих линий помещали как в индивидуальные, так и в социальные условия. Оказалось, что грибки, прошедшие социальный отбор, обладают меньшей вирулентностью, но производят больше спор. При этом у грибков, прошедших индивидуальный отбор, но помещенных в социальные условия, также снижалась вирулентность.
Кроме того, исследователи заметили, что при заражении муравьев грибками из «социальных линий» в колонии наблюдается меньше случаев аллогруминга, чем при заражении грибками из «индивидуальных» линий. То есть муравьи меньше счищали друг с друга споры социально-адаптированных грибков. Ученые предположили, что это может быть вызвано изменением химического состава спор, направленного на уменьшение содержания веществ, которые муравьи воспринимают как сигнал к началу аллогруминга.
И действительно — анализ при помощи газовой хроматографии/массовой спектрометрии показал, что в грибках, прошедших социальный отбор, понижено содержание 6 из 40 идентифицированных веществ. Наиболее выраженное снижение наблюдалось в концентрации эргостерола — одного из основных компонентов клеточной мембраны грибковых спор. Дополнительные эксперименты показали, что нанесение на муравьев чистого грибкового эргостерола провоцировало санитарный груминг. При этом химически схожие вещества, не встречающиеся в составе спор патогенов (холестерин), не вызывали подобной реакции.
Таким образом, работа описала один из возможных механизмов обхода социального иммунитета патогенами через маскировку от поведенческих механизмов защиты.
Пациенты из группы риска могут заражаться резистентным грибком из окружающей среды
Источник:
Stock M., et al. Pathogen evasion of social immunity // Nature Ecology & Evolution (2023), published February 02, 2023. DOI: 10.1038/s41559-023-01981-6
