Паразиты получают энергию из веществ организма хозяина
Обновлено: 25.04.2024
Питание бактерий. Виды питания бактерий. Хемогетеротрофные бактерии.
Питание — это процесс приобретения энергии и веществ. Основываясь на природе необходимого источника энергии или источника углерода — наиважнейшего элемента для роста, — живые организмы можно подразделить на несколько групп.
Для синтеза органических соединений живые организмы способны использовать только два вида энергии: энергию света и энергию химических связей. Организмы, использующие световую энергию, называются фототрофами, а организмы, использующие только химическую энергию — хемотрофами. Фототрофы осуществляют фотосинтез.
Как уже говорилось, организмы разделяют также на автотрофные и гетеротрофные — в зависимости от того, какой источник углерода они используют: неорганическое соединение (диоксид углерода) или разнообразные органические вещества. Таким образом, можно выделить четыре типа питания. Среди бактерий встречаются представители всех четырех типов.
Наибольшую группу образуют хемогетеротрофные бактерии.
Хемогетеротрофные бактерии
Бактерии этого типа получают энергию из поступающих с пищей химических соединений. Они способны использовать огромное множество различных веществ.
Среди хемогетеротрофных бактерий можно выделить три основные группы, а именно сапротрофы, мутуалисты и паразиты.
Сапротрофы представлены организмами, извлекающими питательные вещества из мертвого разлагающегося материала. Для разложения органического материала сапротрофы выделяют на него ферменты. Таким образом, переваривание пищи у них происходит вне организма. Образующиеся при этом растворимые продукты поступают в тело сапротрофа и там ассимилируются.
Сапротрофные бактерии и грибы составляют группу редуцентов. Им принадлежит важная роль в разложении органического материала и возврате элементов в природные круговороты. Они образуют гумус из животных и растительных остатков, но при этом они способны и наносить вред, разрушая нужные человеку материалы, особенно пищевые продукты.
Мутуализмом (или симбиозом) называют любую форму тесной взаимосвязи между двумя живыми организмами, выгодной для обоих партнеров. Примером бактериального мутуализма может служить Rhizobium — бактерия, способная фиксировать азот и живущая в корневых клубеньках бобовых растений, например гороха и клевера, или Escherichia coli, обитающая в кишечнике человека и, вероятно, поставляющая человеку витамины группы В и К.
Паразитом называют любой организм, живущий внутри тела или на теле другого организма (хозяина), от которого он получает пищу и, как правило, убежище. Хозяевами могут служить представители самых различных видов, причем паразиты наносят ощутимый вред своим хозяевам. Паразиты, вызывающие болезни, называют патогенами.
Одни паразиты, называемые об. штатными, могут жить и расти только в живых клетках. Другие, называемые факультативными, заражают хозяина, вызывают его гибель и затем живут на его остатках как сапротрофы.
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Паразитов часто обвиняют в пассивности. Дескать, они ничего не делают сами, а только все забирают у своих несчастных хозяев. Но это большое и неверное упрощение. На деле избравшему скользкую дорожку тотальной зависимости от другого приходится постоянно напрягаться, чтобы держать партнера под контролем. Управление жизнедеятельностью организма, как известно, осуществляет нервная система. Поэтому любой паразит стремится в первую очередь захватить власть над ней. Даже если у него самого нет ни малейшего намека на мозг.
Паразитам, как и всем остальным живым организмам, в первую очередь требуется энергия. Она приходит в виде пищи. А ее источником для паразита, даже если он растение, по определению служат другие организмы. Истинный (на языке науки — облигатный) паразит не может отделиться от своего хозяина без потери жизнеспособности, а если уж делает это, то обычно в особо устойчивой форме для расселения, имеющей крайне заторможенный метаболизм и не нуждающейся в пище.
Короче говоря, единственный источник еды для паразита — его хозяин. По этой причине убивать его быстро крайне нежелательно: во-первых, это автоматически делает запас ресурсов конечным, а во-вторых, умерший и гниющий хозяин отравляет самого паразита. Зато имеет смысл делать так, чтобы хозяин наращивал массу, звал знакомых, дабы они тоже (ничего такого не подозревая) инфицировались, и размножался с условием, что потомки паразита заселятся в его детей.
Медлительные и недовольные
Один из наиболее известных, распространенных и относительно безобидных паразитов, тесно связанных с человеком, — одноклеточное Toxoplasma gondii. Вызываемая им инфекция называется токсоплазмоз. T. gondii поражает мышей, съевших их кошек, а заодно и людей, у которых эти кошки живут. Людям с нормально работающей иммунной системой токсоплазма не страшна, однако ВИЧ-инфицированным и беременным с ней лучше не сталкиваться: для них паразит может быть весьма опасен.
Шесть изображений кошек, нарисованных Луисом Уэйном. На рисунках видно увеличение степени абстракции, что некоторые психиатры связывают с прогрессированием его шизофрении. Изображение: Louis Wain / Wikimedia Commons
В 2017 году сотрудники Первого МГМУ им. И.М. Сеченова и Московского городского НИИ скорой помощи имени Н.В. Склифосовского обследовали 252 водителей, 100 из которых по собственной вине попали в ДТП. Из этой сотни токсоплазму нашли в крови 45 человек, то есть почти половины обследованных, а среди тех 152, кто просто пришел на плановый медосмотр, — только у четверти. Это говорит о том, что наличие Toxoplasma gondii в организме отрицательно сказывается на внимании и скорости реакции человека. Сами авторы работы связывают ее влияние с тем, что токсоплазма способна менять интенсивность выделения дофамина — нейромедиатора, регулирующего как движения, так и положительные эмоции.
Грибы-кукловоды
Мертвая муха, пораженная грибом энтомофторой в характерной позе. Фото: Jaco Visser / Фотодом / Shutterstock
От заражения дрозофилы грибом до гибели мухи проходило обычно четверо суток. На половине этого срока гифы (нити, из которых состоит тело гриба) энтомофтор начинали появляться в нервной системе насекомых, а вырабатываемые ими белки — и того раньше. Тем не менее различия в работе генов в нейронах инфицированных и здоровых мух ярко проявлялись только в самом конце, когда насекомое выбирало травинку или палочку повыше, забиралось на нее, сгибало брюшко, расправляло крылья и замирало.
Такая поза дает спорам энтомофторы наилучшие возможности для распространения. Гифы гриба прорастают через сегменты брюшка дрозофилы и продолжают вытягиваться даже после ее смерти. Жуткое зрелище. Но еще страшнее, что исследователи так и не поняли, на что конкретно в нервной системе влияет энтомофтора. Возможно, ее мишень — это какая-то группа нейронов, управляющих движениями мухи.
Похожим образом меняют поведение насекомых и более известные грибы-паразиты — кордицепсы. Их существует множество видов, но один из наиболее изученных — кордицепс однобокий Ophiocordyceps unilateralis. Он избрал себе жертвой тропического муравья-древоточца Camponotus leonardi. Как и энтомофтора, кордицепс заставляет насекомое перед смертью залезать на самую высокую доступную растительность и там застыть в сгорбленной позе, благоприятствующей разбрасыванию спор. Чтобы сделать это, муравью необходимо покинуть свою колонию. В этом для самих насекомых, впрочем, есть плюс: споры кордицепса не рассыплются по рабочим в самом муравейнике, а значит, число жертв не достигнет максимально возможного.
Вирусные многоходовки
Вирусы влияют и на нервную систему человека, хотя, к счастью, не через грибы и не через насекомых. Самый известный и самый опасный такой паразит вызывает бешенство. От многих других вирусов он отличается тем, что беспрепятственно проходит через барьеры, отделяющие спинной и головной мозг от остальных частей тела, и перемещается от периферических отростков нервных клеток все ближе к центральной нервной системе. Поэтому укусы бешеных животных за лицо наиболее опасны: оттуда ближе всего до головного мозга. Ну а агрессия, желание укусить — проявление манипуляции со стороны паразита. Чем чаще и дальше жертва распространяет свои биологические жидкости (главным образом слюну), тем больше у вируса возможностей для расселения.
Противостояние
Эволюция слепа и во многом случайна, поэтому даже самым глупым хозяевам она может нечаянно подарить защиту от паразитов. Иногда благодаря им даже можно поумнеть. Хотя, конечно, лучше бы делать это без толчка со стороны подобных помощников.
Например, прибавление интеллекта наблюдается у форелей Salmo trutta trutta. Их глаза способен поражать плоский червь Diplostomum pseudospathaceum. Рыбам можно показать, что некоторые предметы связаны с данными червями, и так заставить этих предметов избегать. Это показали ученые из Университета Ювяскюля (Финляндия). Они в течение двух недель периодически помещали рыбок на час в поделенный на две части аквариум. Одна его половина была красной, а другая — желтой. В одном из отсеков находились личинки Diplostomum pseudospathaceum, а во втором их не было.
Шкафчик с курьезами
Светлана Ястребова
Алессандро Пароди — биолог и медицинский исследователь. Он работал в Италии и США, а теперь переехал на федеральную территорию Сириус, чтобы вести свои научные исследования — ученый разрабатывает препараты, которые были бы эффективны в лечении онкологических заболеваний
Паразитические организмы поражают любые ткани и способны вызывать самые страшные заболевания, нередко со смертельным исходом. Однако некоторые паразиты сумели добиться большего: они превращают пораженных ими индивидов в зомби. Среди зомбирующих паразитов есть одноклеточные споровики, сумчатые грибы, круглые и другие черви. Примечательный случай зомбирования являет сумчатый гриб Ophiocordyceps, споры которого поселяются в голове муравья-древоточца, вынуждая хозяина влезать на невысокую травинку и челюстями вцепляться на теневой стороне листа в его центральную жилку; затем муравей умирает, а гриб прорастает и дает споры (рис. 1).
Зомбирующим паразитам посвящен целый номер The Journal of Experimental Biology, собравший под своей обложкой статьи не только профессиональных паразитологов, но нейропсихологов, специалистов по поведению животных, экологов и эволюционистов. Закопёрщиком номера и предшествовавшей ему конференции выступили редакторы журнала Майкл Дикинсон (Michael Dickinson) и Дженис Уикс (Janis Weeks), которые пригласили для совместной работы физиолога Шелли Адамо (Shelley Adamo) из канадского Университета им. Далхаузи (Dalhousie University) и эпидемиолога Джоанн Уэбстер (Joanne Webster) из лондонского Имперского колледжа (Imperial College London).
Рис. 2. Распределение серотонина (прокрашен зеленым) в мозге здорового (слева) и зомбированного (справа) скребнем (колючеголовым червем) бокоплава гаммаруса. olf и opt — обонятельные и зрительные участки соответственно. Стрелками показаны нейроны тритоцеребрума (заднего отдела головного мозга). Длина масштабной линейки 100 мкм. Рисунок из статьи: Simone Helluy. Parasite-induced alternations of sensorimotor pathways in gammarids: collateral damage of neuroinflammation? в The Journal of Experimental Biology
Эколог Роберт Поулин (Robert Poulin) из новозеландского Университета Отаго (University of Otago) отметил, что паразит, меняя определенные особенности поведения хозяина, способен изменить саму его индивидуальность. Паразиты, скажем плоские черви сосальщики, расчленяют целостное поведение своего второго промежуточного хозяина — рачка-бокоплава или небольшой рыбешки — на отдельные поведенческие реакции и выстраивают их в нужном для себя порядке (рис. 3). Бокоплав всплывает на поверхность водоема и начинает активно двигаться, чем привлекает к себе внимание утки (окончательного хозяина). Здоровые рачки совершают активные движения только на глубине, а оказавшись на поверхности, замирают.
Рис. 3. Жизненный цикл нескольких видов (указана их родовая принадлежность) зомбирующих пресноводных сосальщиков из Новой Зеландии. Улитки являются первичными промежуточными хозяевами, бокоплавы или бычки — вторичными, птицы или угри — окончательными. P — переход к новому хозяину-хищнику. Рисунок из обсуждаемой статьи: Robert Poulin. Parasite manipulation of host personality and behavioural syndrome в The Journal of Experimental Biology
Иногда зомбирующие паразиты забредают не туда, что не мешает им по-своему распоряжаться случайным хозяином. Такое явление обсуждают ирландские паразитологи Селия Холлэнд (Celia Holland) из Тринити-колледжа (Дублин) и Клэр Хэмилтон (Clare Hamilton) из Дублинского университетского колледжа. Например, паразитический круглый червь Toxocara canis вместо собаки может оказаться в теле ее хозяина — человека. Чтобы заполучить червя и токсокароз не обязательно есть с собакой из одной тарелки, достаточно погладить зараженное животное. (В США токсокароз превратился в одну из самых распространенных инфекций среди бедного населения.) Для червя человек — вариант тупиковый, поскольку он остается на личиночной стадии. Но если у собаки паразит обитает в кишечнике, не причиняя ей большого вреда, то у человека селится в мозге, вызывая слепоту, расстройство памяти и слабоумие. Кроме того, дети, страдающие токсокарозом, стремятся больше времени проводить в местах, где есть опасность подхватить еще больше паразитов.
Паразитам далеко не всегда выгодна быстрая гибель зомбированного промежуточного хозяина, ведь его нужно вывести именно на окончательного хозяина или заразить как можно больше таких хозяев. В таком случае, как установила группа французских исследователей, возглавляемая Фанни Мор (Fanny Maure) из подразделения Национального центра по научным исследованиям в Монпелье (MIVEGEC), паразиты выступают в роли телохранителей. Например, комар Anopheles, зараженный малярийным плазмодием, сосет кровь меньше времени, чем здоровое насекомое. Поэтому опасность быть убитым для него снижается.
Специалист по поведению Аджай Вьяс (Ajai Vyas) из Наньянского технологического университета (Nanyang Technological University) в Сингапуре обнаружил, что между инфицированными крысами токсоплазма может передаваться половым путем, причем самок привлекают именно самцы, зараженные эти паразитом. И это не случайно: такие самцы производят больше тестостерона. Правда, со временем глупеют. Нечто похожее, по мнению паразитолога Ярослава Флегра (Jaroslav Flegr) из чешского Карлова университета (Прага), наблюдается у людей, зараженных этим споровиком: у мужчин замедляются реакции, связанные с необходимостью принимать решения, но в среднем они оказываются более мускулистыми и даже высокими, чем здоровые индивиды.
Источники:
1) Shelley Anne Adamo. Parasites: evolution’s neurobiologists // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 3–10.
2) Frank Cézilly, Adrien Favrat, Marie-Jeanne Perrot-Minnot. Multidimensionality in parasite-induced phenotypic alterations: ultimate versus proximate aspects // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 27–35.
3) Jaroslav Flegr. Influence of latent Toxoplasma infection on human personality, physiology and morphology: pros and cons of the Toxoplasma-human model in studying the manipulation hypothesis // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 127–133.
4) Simone Helluy. Parasite-induced alternations of sensorimotor pathways in gammarids: collateral damage of neuroinflammation? // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 67–77.
5) Celia V. Holland, Clare M. Hamilton. The significance of cerebral toxocariasis: a model system for exploring the link between brain involvement, behavior and the immune response // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 78–83.
6) David Hughes. Pathways to understanding the extended phenotype of parasites in their hosts // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 142–147.
7) Kevin D. Lafferty, Jenny C. Shaw. Comparing mechanisms of host manipulation across host and parasite taxa // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 56–66.
8) Fanny Maure, Simon Payette Daoust, Jacques Brodeur, Guillaume Mitta, Frédéric Thomas. Diversity and evolution of bodyguard manipulation // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 36–42.
9) Janice Moore. An overview of parasite-induced behavioral alternations — and some lessons from bats // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 11–17.
10) Robert Poulin. Parasite manipulation of host personality and behavioural syndrome // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 18–26.
11) Ajai Vyas. Parasite-augmented mate choice and reduction in innate fear in rats infected by Toxoplasma gondii // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 120–126.
12) Joanne P. Webster, Maya Kaushik, Greg C. Bristow, Glenn A. McConkey. Toxoplasma gondii infection, from predation to schizophrenia: can animal behaviour help to understand human behaviour? // The Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 99–112.
У гороховидного цепня нет желудочно-кишечного тракта, поэтому он живет в кишечнике собак, волков и лисиц и всасывает собственной кожей питательные вещества из полупереваренной пищи. На головке паразита растут острые крючья, которые позволяют ему удерживаться внутри хозяина. Фото SPL/EAST NEWS
Примерно треть суммарного биологического разнообразия мира занимают организмы-паразиты. Одни из них живут на поверхности тела и питаются его тканями, другие с помощью хитроумных инструментов проникают внутрь животных и человека, вытягивая питательные соки. Но самые опасные, похожие на бесформенный комок клеток, не имеют никаких органов, но способны управлять поведением организма хозяина, заставляя его отдавать больше своей энергии.
Песчаная блоха большую часть жизни проводит в почве. Но когда приходит время откладывать яйца, самка внедряется в кожу теплокровного животного. Фото SPL/EAST NEWS
Функция этого фермента — снизить вязкость мукополисахаридов, связывающих между собой клетки кожи, из-за чего она расползается. А есть хитрецы, которые для внедрения в тело хозяина используют кусачих переносчиков, например комаров. Так поступают микрофилярии (личинки нематод-нитчаток) и малярийные плазмодии, для которых комар служит и промежуточным хозяином, и транспортным средством, и шприцем для инъекции в следующего хозяина, например человека.
После того как паразит проник внутрь, ему нужно там удержаться, для чего в ход идет другое вооружение: крюки, как у альпинистов, или присоски. Ленточные черви — цепни, длина которых может достигать нескольких метров, прикрепляются к кишечнику хозяина головкой с четырьмя присосками, у некоторых снабженной еще и венчиком крючков. Все это должно держаться очень крепко — ведь на карту поставлена жизнь паразита. Труднее всего приходится внутрикишечным нематодам, у которых нет никаких органов прикрепления. Чтобы противостоять мощным потокам пищи, которые с силой проталкивает кишечник, им приходится без отдыха двигаться против течения. Но если паразит поселяется не на поверхности тела и не в трубчатых органах, а посреди мягких тканей, то органы заякоривания ему не нужны — наоборот, следует быть гладким и слиться с окружающей тканью.
Ротовой аппарат постельных клопов похож на шприц. Они забирают теплую кровь у птиц, грызунов, людей, чтобы насытиться белком. Фото ALAMY PHOTAS
Общая эволюционная тенденция у многих паразитов ведет к постепенной утрате их исходного облика, упрощению внутреннего строения и превращению в безликую массу. Определить, к какому таксону на самом деле их следует отнести, порой невозможно, не прибегая к таким современным научным ухищрениям, как расшифровка генетического кода, записанного в их ДНК. Так случилось с ортонектидами — микроскопическими паразитами, обитающими в теле морских червей и голотурий. Ортонектида похожа на небольшой покрытый ресничками мешочек из однослойного эпителия и тонкого слоя мышечных клеток, а внутри — гомогенная масса из половых клеток, которые могут выйти из материнского организма при условии, если тот лопнет.
У нее нет ни рта, ни кишечника, ни вообще каких-либо оформленных органов. Столь простое строение наводило зоологов на подозрение, что в лице ортонектид они нашли переходную форму от одноклеточных животных к многоклеточным, прообраз нашего далекого-далекого предка. Так бы и бытовало это заблуждение, если бы на помощь не пришла молекулярная генетика: по строению ДНК определили, что эти простенькие организмы родственны плоским червям, гораздо более продвинутым в эволюционном плане. Сходных с ними миксоспоридий, которые поселяются в мышцах рыб и вызывают их разжижение, долгое время вообще принимали за конгломерат паразитических простейших, так как у них нет не только органов или тканей, но даже и выраженных клеток — только бесформенная многоядерная масса, не разделенная перегородками. Вот до чего дошло упрощение!
Проделки саккулины
Инфузории балантидии, живущие в кишечнике человека, своими выделениями провоцируют язву (темное пятно в кружочке). Фото SPL/EAST NEWS
А что творят со своими хозяевами токсоплазмы (Toxoplasma gondii)! Эти одноклеточные паразиты, у которых в роли промежуточного хозяина выступает мышь, а в роли окончательного — кошка, очень заинтересованы в успехе кошачьей охоты. Токсоплазмы поселяются в мышином мозге, но не где попало, а в том его участке, который отвечает за восприятие запаха кошачьей мочи. Нормальные мыши, почуяв этот запах, убегают, а инфицированных он, наоборот, привлекает. Стоит ли удивляться, что при такой хитроумной стратегии паразит смог широко распространиться по всему свету и даже освоить в качестве среды обитания человека.
Как ни хороши способы маскировки паразитов, они все же остаются телами, чужеродными для хозяина. Контакт с их тканями вызывает у хозяина иммунный ответ, против которого паразит, в свою очередь, вырабатывает противоядия. Хозяина отравляют продукты обмена веществ, выделяемые захватчиком, и он старается от него защититься: вырабатывает специфические антитела, окружает паразита изолирующей капсулой или пытается очиститься механически. Вся эта борьба ослабляет его здоровье. Но что коренным образом отличает жизненную стратегию паразитов от стратегии хищников — это заинтересованность паразита не в смерти, а в долгой жизни своего хозяина. По крайней мере до тех пор, пока паразит не завершит свое развитие и не даст потомство. Влияние двух организмов — паразита и его хозяина — взаимно, и в ходе приспособления друг к другу изменения претерпевают оба. Этот процесс приводит к возникновению слаженных, совместно эволюционирующих комплексов — паразитарных систем. Паразиты есть у подавляющего большинства животных и у многих растений, и утверждение, что большинство современных организмов сформировалось как результат коэволюции с населяющими их паразитами, да и сами они — одна из движущих сил эволюции, не будет преувеличением.
Организм человека посылает клеткимакрофаги (желтые) убить личинку нематоды-нитчатки. Фото SPL/EAST NEWS
У паразитов, кстати, есть чему поучиться. Бактерии Agrobacterium, из-за которых на листьях растений возникают вздутия-галлы, освоили генную инженерию задолго до того, как она стала известна людям. Внедрившись в растительную клетку, бактерии впрыскивают в ее ядро плазмиду — молекулу ДНК, в которой содержится информация об опинах — веществах, не свойственных самому растению, но необходимых бактериям для размножения. Принимая эту матрицу за свою, растение начинает синтезировать по ней соединения, которые ему вредны, поскольку ведут к разрастанию галла. Это явление получило название горизонтального переноса генов: в отличие от обычного, когда наследственный материал передается от родительских особей к дочерним и гены циркулируют в пределах одного вида, здесь наблюдается перенос их от одного вида к другому. Технология, которую современные ученые используют для создания трансгенных растений, позаимствована у этого паразита: с помощью агробактерий и их плазмид биологам удалось встроить в геном картофеля ген бактерии, опасной для колорадского жука, и тем самым сделать картофель для вредителя несъедобным, внедрить в картофель ген, защищающий его от фитофторы, и многое другое.
Возможно, именно благодаря явлению паразитизма возникло и одно из самых совершенных творений природы — живая клетка. По современным представлениям такие функциональные части клеток, как митохондрии и хлоропласты — это не что иное, как видоизменившиеся бактерии, которые более трех миллиардов лет назад внедрились в протоклетку и обогатили ее новыми возможностями. Те бактерии, которые дали начало митохондриям, своего рода внутриклеточным энергетическим станциям, позволили клеткам-хозяевам существовать в среде, насыщенной кислородом, управлять процессом окисления, прежде для них разрушительным, и использовать образующуюся при этом энергию на собственное благо. Некоторые первичные клетки были заселены бактериями, способными к фотосинтезу, которые впоследствии превратились в хлоропласты. Так появились клетки с растительным типом обмена веществ. Есть предположение, что даже клеточное ядро возникло в результате вселения другого типа бактерии.
Так что паразитизм имеет не только отрицательные последствия, в какой-то степени, не будь его, не возникло бы все великолепное разнообразие живых организмов на нашей планете и не было бы нас с вами.
От вредоносных паразитов можно защищаться двумя способами. Во-первых, уничтожая паразитов в организме — это путь сопротивления. Во-вторых, позволяя паразитам жить в своем организме и снижая негативную реакцию организма — это путь устойчивости. Зоологи выяснили, что эти два пути противоположны друг другу. Если животное хорошо сопротивляется паразитам, то оно мало устойчиво и, напротив, если устойчивость высокая, то сопротивляемость паразитам понижается. И тот и другой путь защиты определяются генетически.
Хорошо известно, что у любого организма есть два способа борьбы с паразитами. Во-первых, бросить все силы на уничтожение вредоносного агента. И во-вторых, попробовать с ним ужиться, то есть допустить его существование внутри организма, снизив свою негативную реакцию на его присутствие. Первый способ называется сопротивляемостью, или резистентностью, а второй — устойчивостью. Сопротивляемость тому или иному паразиту имеет генетическую подоплеку и определяется нормой реакции, то есть варьирует в определенных пределах в зависимости от индивидуального набора генов. А вот про устойчивость, по крайней мере у животных, пока мало что известно.
Имеется ли у животных такая же генетически определенная норма реакции устойчивости, как и для сопротивляемости, или нет? Как связаны устойчивость и сопротивляемость? На эти вопросы смогли ответить швед Ларс Роберг (Lars Råberg) с факультета экологии животных Лундского университета и шотландцы Дерек Сим (Derek Sim) и Эндрю Рид (Andrew Read) из Института иммунологии и инфекционных болезней Эдинбургского университета. Для этого они провели эксперименты с различными линиями мышей; каждая линия несла вполне определенный гомозиготный генотип, отличающийся от всех других линий. Мышей из каждой линии они заражали малярией (тот же вид, который поражает и человека — Plasmodium falciparum). Ученые предложили простой способ количественной оценки сопротивляемости и устойчивости, а затем рассмотрели, насколько эти показатели связаны с генотипом мышей.
Сопротивляемость оценивали по количеству паразитов в крови больного животного. Ясно, что чем выше сопротивляемость, тем меньше останется паразитов в крови. Поэтому сопротивляемость вычисляли как единицу, деленную на максимальную плотность паразитов. Устойчивость организма связана с числом паразитов иной зависимостью. Например, паразитов может быть и много, а организм показывает слабый негативный эффект, то есть обладает высокой устойчивостью. Поэтому устойчивость оценивали по характеристикам прямой зависимости (угол наклона) здоровья от числа паразитов в крови. Если число паразитов растет, а здоровье остается на постоянном уровне, то устойчивость максимально высокая и равна 1. В качестве показателей здоровья были выбраны число эритроцитов в крови и вес мышки.
Соотношение устойчивости и сопротивляемости показывает следующая схема:
На рисунке синим и красным цветом показаны два организма с разными генотипами. А — для синего и красного генотипов характерна одинаковая устойчивость (угол наклона одинаковый), но разная сопротивляемость: у красного сопротивляемость больше, так как в крови оказывается меньше паразитов. Б — сопротивляемость синего и красного одинаковая (примерно равное количество паразитов в крови), зато у синего выше устойчивость. В — у синего ниже сопротивляемость, зато выше устойчивость. Г — и сопротивляемость, и устойчивость организмов одинаковые, но у них различаются начальные показатели здоровья: синий здоровее красного. (Рис. из обсуждаемой статьи в Science)
И как же связаны показатели устойчивости и сопротивляемости у реальных мышей с различным генотипом? Оказалось, простой обратной зависимостью. То есть чем выше сопротивляемость, тем ниже устойчивость, и наоборот: чем ниже сопротивляемость, тем выше устойчивость.
На рисунке показана зависимость устойчивости от сопротивляемости у различных генетических линий мышей. А — оценка устойчивости по числу эритроцитов в крови, Б — оценка устойчивости по потере веса после заражения. Схема из обсуждаемой статьи в Science
Таким образом, получилось, что устойчивость мало того что определяется генетически и имеет определенную вариабельность в популяции, так еще и противостоит сопротивляемости. Что это означает?
Источник: Lars Råberg, Derek Sim, Andrew F. Read. Disentangling Genetic Variation for Resistance and Tolerance to Infectious Diseases in Animals // Science. 2 November 2007. V. 318. P. 812–814.
Елена Наймарк
Jesus DarkJewel 08.11.2007 04:31 Ответить
В общем статья мне нравиться вот только если селекционерам повышать устойчивость организмов к паразитам не выйдет ли так, что будет повышена устойчивость к опасным для человека паразитам. И эти животные станут опасны для человека. (крысы насколько я знаю устойчивы ко некоторым опасным для человека болезням и являються опасностью для человека именно из за своей устойчивости, т.к. могут переносить вирусы почти без вреда для себя)
starbax " />
Jesus DarkJewel 08.11.2007 23:04 Ответить
Впрочем. если бы шла речь только об "одном" вирусе или бактерии, которую надо было бы "усмирить" тогда еще понятно, но как быть со всеми остальными, ведь нельзя же выработать "пассивный "иммунитет"" ко всем вирусам или бактериям с их способностью к бесконечной эволюционной "борьбе".
Jesus DarkJewel " />
starbax 09.11.2007 03:29 Ответить
Все конечно прекрасно. Но я так понял из статьи локально поднять устойчивость т.е. введя вакцину человеку, животному не получиться. А селекция среди людей очень не приветствуеться религией при чем любой(это даже слабо сказано). Отсюда вывод что это можно применить только к животным. А вот тут и возникает проблема если селекционировать животных что-бы вреденосные бактерии стали им друзьями то они станут переносчиками этих бактерий, они могут быть опасны не только для человека или даже не опасны для человека, а например для других типов животных. А при уменьшении проблем для бактерий т.е. при создании условий в которых им не придеться бороться с животным они могут перестать эволюционировать в сторону обороны от животного. И могут начать эволючионировать в стороны долгожительства например от чего животному с высокой устойчивостью хуже не будет. А в будущем возможно вобще потеряют возможность защиты и стать частью организма.(Сверхорганизма)
britvin 09.11.2007 01:30 Ответить
Увеличение устойчивости - это вариант эволюции? Или, может быть, деградации? Если довести до логического конца аналогию с гонкой вооружений, то надо признать, что сопротивляемости нет живучей альтернативы (Горбачёв, например, пробовал уживаться и разоружаться). В каких-то умеренных дозах - да. Но в целом не выйдет.
Читайте также: