Карл Циммер - Паразиты: тайный мир
Всего за несколько часов паразит так сильно перестраивает эритроцит, делает его таким жестким, что выдать его за здоровое кровяное тельце уже невозможно. Тогда он направляет к поверхности клетки новую порцию протеинов. Некоторые из них слипаются под мембраной в комочки, в результате чего на ее поверхности появляются бугорки, напоминающие «гусиную кожу». Плазмодий выводит через эти бугорки липкие молекулы, способные зацепиться за рецепторы клеток стенки кровеносного сосуда. Прилипая к стенке сосуда, эритроциты оказываются выведенными из обращения. Вместо того, чтобы незаметно проскользнуть через опасную селезенку, плазмодий просто избегает ее—делает так, чтобы «его» эритроцит больше никогда туда не попал. Теперь инфицированные эритроциты собираются кучками в капиллярах мозга, печени и других органов. Еще день плазмодий делится—до тех пор, пока от эритроцита не остается лишь оболочка, набитая паразитами. Наконец новое поколение паразитов выходит из этой пустой оболочки и отправляется на поиски новых молодых эритроцитов. Позади остается оболочка с комочком использованного гемоглобина.
Клетка, которая некоторое время служила паразитам домом, не похожая больше ни на что в человеческом теле, становится в конце концов просто свалкой для отходов жизнедеятельности паразита.
• • •
Trichirtella — еще один биологический инноватор. В некоторых отношениях она даже более интересна, чем Plasmodium: это многоклеточное животное, способное жить внутри одной- единственной клетки. Когда этот червь вылупляется из яйца в кишечнике хозяина, он просверливает себе путь сквозь кишечную стенку и отправляется путешествовать по системе кровообращения. Попадая с потоком крови в тончайшие капилляры, он покидает сосуд и пробирается в мышцу. Некоторое время он ползет вдоль длинных мышечных волокон, а затем проникает в одну из составляющих их длинных веретенообразных клеток. В 1840-х гг., когда ученые впервые научились узнавать спрятанные в мускульной ткани цисты трихинеллы, считалось, что ткань вокруг дегенерирована и паразит просто спит внутри, ожидая попадания в окончательного хозяина. Поначалу действительно кажется, что занятая трихинеллой мышечная клетка атрофируется. Протеины, служившие прежде клетке жесткой опорой, постепенно исчезают. Собственная ДНК мускульной клетки теряет способность производить новые протеины, и всего через несколько дней после проникновения червя мышца из прочной и упругой становится гладкой и бесформенной.
Но паразит разрушает клетку только для того, чтобы перестроить ее по собственному проекту. Трихинелла не блокирует гены хозяина — напротив, они начинают копировать сами себя, пока не учетверятся. Но все это изобилие генов теперь подчиняется командам трихинеллы и производит протеины, которые превратят клетку в настоящий дом для паразита. Когда-то ученые думали, что подобными методиками генетического контроля владеют только вирусы, умеющие заставить ДНК хозяина производить копии себя. Теперь же стало ясно, что трихинелла — животное-вирус.
Трихинелла превращает мышечную клетку в своеобразную паразитную плаценту. Делая клетку мягкой и бесформенной, паразит добивается появления на ее поверхности мест для новых рецепторов и всасывания дополнительной пищи. Кроме того, паразит вынуждает ДНК клетки выделять коллаген, из которого вокруг клетки формируется плотная капсула, и заставляет клетку изготовить одну замечательную молекулу, известную как сосудисто-эндотелиальный фактор роста. В нормальных условиях эта молекула посылает кровеносным сосудам сигнал отращивать новые кровеносные русла, что должно способствовать заживлению ран или питанию растущих тканей. Трихинелла подает сигнал в собственных целях: чтобы, используя коллагеновую капсулу в качестве матрицы, соткать вокруг себя настоящую капиллярную сетку. Питательный ток крови, поступающий по сосудам, позволяет паразиту расти и развиваться в облюбованной мышечной клетке, которая стонет и раздувается, пока червь внутри нее раскачивается из стороны в сторону и исследует свой маленький «дом».
Паразиты умеют перестраивать внутреннюю структуру растений не менее эффективно, чем это происходит с животными. Вообще, сама мысль о том, что в растениях тоже могут жить паразиты, кажется неожиданной, но на самом деле растения буквально кишат паразитами. Бактерии и вирусы счастливо живут в растениях, деля жилплощадь с животными, грибами и простейшими. (Трипаносоматиды, близкие родственники паразитов, вызывающих у нас сонную болезнь, могут жить в пальмах.) Растения служат хозяевами даже для других растений, которые пускают корни прямо в хозяина. Паразитические растения приходят в эту жизнь без каких-то умений, необходимых растению для самостоятельной жизни. Так, растение «птичий клюв», живущее на солончаковых пустошах, отчасти является паразитом — ему приходится красть пресную воду у солянок или каких-то других растений, способных избавляться от соли; при этом оно само занимается фотосинтезом и добывает из почвы питательные вещества. Омела может осуществлять фотосинтез, но не способна самостоятельно получать из почвы воду и питательные вещества. Заразиха не способна ни на то, ни на другое.
Существуют также миллионы видов насекомых и других животных, живущих на растениях, но до 1980 г. мало кто из экологов воспринимал их как паразитов. Их считали просто травоядными — эдакими крохотными беспозвоночными козочками. Однако Питер Прайс, эколог из Университета Северной Аризоны, показал, что между этими животными и травоядными существует принципиальная разница. Травоядные для растений — то же, что хищники для своих жертв: это животные, способные поедать множество разных видов. Летучая мышь, кролик или кошка на обед вполне устроит койота. Овца тоже особенно не привередничает; оказавшись на лугу, она с равным удовольствием будет есть клевер, тимофеевку или дикую морковь. Некоторые насекомые, такие как тигровая гусеница, пасутся как овцы, откусывая по кусочку от растений разных видов и двигаясь дальше. Но многие насекомые — по крайней мере на определенной стадии своего развития — ограничены в пище лишь одним видом растений. Гусеница, которая вылупляется из яйца, живет и превращается в куколку на одном-единственном кусте молочая, не слишком отличается от ленточного червя, способного во взрослом состоянии жить только в кишечнике человека. Очень многие растительноядные насекомые также проводят всю жизнь на одном растении, приспосабливая свою жизнь к жизни хозяина.
Одна из самых наглядных иллюстраций к доводам Прайса — нематоды, живущие в корнях растений. Эти паразиты — страшные вредители, уничтожающие 12% всего мирового урожая. Одна из разновидностей — корневые галловые нематоды рода Meloidogyrte — представляют собой к тому же интересный ботанический эквивалент трихинеллы. Каждая нематода вылупляется из яйца в почве и направляется к кончику корня растения. Во рту у нее имеется специальный пустотелый шип, который нематода и вонзает в корень. Слюна червя заставляет наружные клетки корня лопнуть, освобождая проход, куда может проскользнуть нематода. Она протискивается между клетками внутри корня, пока не достигнет его сердцевины.
После этого нематода протыкает несколько клеток вокруг себя и вводит в них яд. Под его воздействием клетки начинают дублировать свою ДНК, а лишние гены — производить протеины, При этом в корнях активизируются такие гены, которые в нормальных условиях никогда бы не включились в работу. Задача корневой клетки — всосать в себя воду и питательные вещества из почвы и перекачать их в «сосудистую систему» растения — сеть трубочек и пустот, по которым пища разносится во все его части. Однако под воздействием колдовских чар нематоды корневая клетка начинает работать наоборот— выкачивать пищу из растения. Клеточная стенка становится достаточно проницаемой, чтобы сквозь нее легко проходил поток питательных веществ; кроме того, она выпускает внутрь клетки пальцевидные отростки, в которых пища накапливается. Нематода впрыскивает в измененную клетку особые молекулы, которые образуют своеобразную межклеточную соломинку — через нее нематода всасывает пищу, поступающую из других частей растения. По мере того как измененная клетка распухает от избытка пищи, возникает опасность разрыва корня. Стремясь обезопасить корень и себя, нематода заставляет окружающие клетки многократно делиться. Образуется плотный корневой узелок, способный противостоять избыточному давлению. Если трихинелла в совершенстве освоила генетический «язык» млекопитающих, то корневые нематоды сумели изучить язык растений.
• • •
Паразиты живут в своеобразной среде, не слишком похожей на привычный нам окружающий мир. Это место, где действуют свои законы навигации, свои правила поиска пищи и обустройства дома. Если барсук роет себе нору, а птица вьет гнездо, то паразиты часто выступают в роли архитекторов: при помощи биохимических «заклинаний» они заставляют плоть и кровь изменяться и принимать нужную им форму. Представьте: груда бревен и досок взмывает в воздух и самостоятельно складывается в дом. Кроме того, внутри тела хозяина паразитов окружает собственная причудливая экология.
