Zombietechniken in der Tierwelt
Während einige Menschen durch TV- und Verschwörungstheorien mit Zombies Angst haben und andere den Fötus im Mutterleib halb im Scherz als Parasiten bezeichnen, der sie manipuliert, unterwerfen echte Manipulatorparasiten ihre Meister erfolgreich und verwandeln sie in Zombies. Und diese Pläne funktionieren seit zig Millionen Jahren und nicht nach elenden Jahrhunderten, während die historische Periode des Homo Sapiens andauert. Andere biologische "Zombies" - die "wandelnden Toten" - lauerten auf den Zweigen des Evolutionsbaums und sogar in unseren Zellen. Wieder andere gehen durch die Straßen und denken, dass alle um sie herum bereits tot sind, was bedeutet, dass Sie Verbrechen begehen können, weil sie sich nicht mehr darum kümmern. Wen nennen Wissenschaftler Zombies und wo finden sie? Lass es uns herausfinden.
Zombie unter dem Mikroskop
Beginnen wir mit der Tatsache, dass nicht nur der gesamte Organismus, sondern auch einzelne Zellen von den Toten auferweckt und ihrem Willen untergeordnet werden können. Mycobacterium tuberculosis weiß sehr gut, wie das geht. Dieses Bakterium, das Tuberkulose verursacht, vermehrt sich in den Zellen des menschlichen Körpers. Es setzt sich auch in Makrophagen ab - Immunzellen, die gefährliche "Außenseiter" fressen. Nach der Infektion wird die Membran der Makrophagen undicht, was fast immer einen sicheren Tod für eine Zelle bedeutet. Aber Mykobakterien wollen ihre "Inkubatoren" nicht so leicht verlieren, deshalb lassen sie bereits praktisch tote Zellen nicht bis zum Ende absterben und verwandeln sie in Zombiefabriken, die neue Tuberkelbazillen produzieren und sich vor einer Antibiotikatherapie verstecken können.
Wenn Sie weiter schrumpfen und noch tiefer schauen, können Zombies in uns allen gefunden werden. Außerdem wären wir ohne sie nicht geboren worden. Zumindest denken das die Autoren der Hypothese "Zombie Centrioles", die in der Fachzeitschrift Frontiers in Cell and Developmental Biology veröffentlicht wurde. Das Zentriol besteht aus neun Tripletts (Tripletts) von Mikrotubuli. Centrioles "orchestrieren" die Zellteilung und bilden eine Teilungsspindel, die Chromosomen (oder deren Hälften, abhängig von der Art der Teilung) an die Pole der Zelle zieht. Es wurde festgestellt, dass bei den meisten Tieren während der sexuellen Fortpflanzung Zentriolen vom Vater geerbt werden, bei Menschen und anderen Säugetieren sowie bei Insekten die Zentriolen der Spermien jedoch modifiziert sind (oder überhaupt nicht vorhanden sind). Woher kommen dann die beiden Zentriolen in einem befruchteten Ei? Bei Insekten gibt es zum Beispiel nur ein Zentriol in der Samenzelle. Beim Menschen ist überhaupt nichts klar: Es scheint, als hätten einige Wissenschaftler in einem befruchteten Ei bis zu drei statt der normalen zwei beobachtet, und bei einer Maus wurden Zentriolen überhaupt nicht gesehen, bis sich die Zelle in 32 oder 64 teilt.
Der Hinweis ist laut den Autoren des Artikels einfach: Es gibt zwei Zentriolen in der Samenzelle, aber eine davon ist modifiziert, abgebaut. Das "tote" Zentriol kann sich jedoch teilen und funktionieren, ohne seine normale Form wiederherzustellen. "Aufgrund der Tatsache, dass sie gleichzeitig abgebaut (" tot ") und funktionsfähig (" lebendig ") sind, haben wir sie Zombie-Zentriolen genannt", schreiben die Autoren der Arbeit. Wenn Zentriolen zu einer Zygote befruchtet werden, kann dieses Zombie-Zentriol ein normales Tochterzentriol bilden, daher gibt es drei Zentriolen.
Eine noch seltsamere Sache als Zombie-Zentriolen (aber definitiv in der Realität vorhanden) sind Zombie-Eichhörnchen. Wissenschaftler aus England, Australien und Norwegen haben eine ganze Rezension über sie geschrieben und sich darüber beschwert, dass die "Zombie-Proteine" ohne enzymatische Aktivität, gelinde gesagt, von ihren Kollegen nicht bevorzugt werden.
Werbevideo:
Und ganz umsonst: Sie sind in allen Reichen der Lebenden präsent und nehmen 10-15% des Genoms ein. Wenn sie nicht benötigt würden, würde die natürliche Selektion sie langsam bereinigen (es ist auch ein Vergnügen, Energie für die Synthese von nutzlosem Müll zu verschwenden), aber dies geschieht nicht. Und wenn wir anfangen zu verstehen, dass selbst nicht-kodierende "Junk" -DNA aus einem bestimmten Grund nicht nur einen Platz im Genom einnimmt, dann sollten die kodierenden Gene, aus denen auch nicht-funktionelle Proteine hergestellt werden, durchaus Sinn machen. Solche „Zombies“können ihren funktionierenden Prototyp beeinflussen, seine Aktivität ändern, ihn an der richtigen Stelle in der Zelle anbringen - das heißt, nach seinem „funktionellen Tod“ein vollständiges Leben führen.
Und der Zombie sitzt auf den Zweigen
Was ist mit Pflanzen? Wir werden sie in unserer Geschichte nicht unverdient umgehen. Darüber hinaus können sie auch Zombies werden. Aufgrund von Phytoplasma-Bakterien wachsen Zombie-Pflanzen Blätter auf Zweigen anstelle von Blüten. Sie können sich nicht mehr vermehren und werden wie von Tuberkelbazillen besiedelte Makrophagen zu Fabriken für die Produktion von Bakterien.
Einzellige Pflanzen machen Pflanzen mit Hilfe des SAP54-Proteins, das mit den Proteinen der MADS-Domäne interagiert, zu willensschwachen Sklaven (nein, sie sind nicht für den Wahnsinn verantwortlich, sondern für die Bildung einer Blume). Im Laufe der Evolution lernte das bakterielle Protein SAP54, dem K-Domänen-Protein zu ähneln, das normalerweise mit MADS interagiert - und hackte so das System des Zugangs zur Pflanzenkontrolle.
Aber nicht nur Pflanzenzweige können zu "Zombies" werden. Wissenschaftler können auch die Zweige des Evolutionsbaums so nennen. Das Modell der Säugetierentwicklung nach dem Aussterben der Kreide-Paläogene, bei dem Dinosaurier und viele andere Tiere und Pflanzen zerstört wurden, wird kontrovers diskutiert. Es gibt zwei Versionen dieser Ereignisse. Nach dem ersten "explosiven" Modell mit dem "Long Fuse Explosive Model" gingen die Vorfahren verschiedener Ordnungen zuerst innerhalb der Säugetierklasse auseinander, und dann erschienen die Arten innerhalb jeder Ordnung. Das Sprengstoffmodell mit kurzer Sicherung geht davon aus, dass diese Ereignisse fast gleichzeitig stattgefunden haben. Kürzlich wurde ein "weiches Explosions" -Modell vorgeschlagen, nach dem einige Linien in der Kreidezeit entstanden sind, und nach dem Aussterben trat die hauptsächliche "Explosion" auf.
Die Probleme und Schwächen des neuesten Modells zeigen die Geister- und Zombiezweige, die auf dem Evolutionsbaum entstanden sind. Die ersten erscheinen aufgrund der Tatsache, dass der Fossilienbestand unvollständig ist: Es wurden keine Vorfahren gefunden und die Nachkommen waren vorhanden. Letztere sind problematischer, weil sie auftreten, bevor molekulare Daten die Divergenz ihrer Ahnengruppen vorhersagen.
Die Autoren des Artikels Molecular Phylogenetic and Evolution analysieren alle drei Modelle und sprechen sich für ein „langes Sicherungskabel“aus, was zeigt, dass die Teilung auf Ordnungsebene höchstwahrscheinlich in der Kreidezeit begann. Mit diesem Konzept können Sie die Zombiezweige besiegen und den Evolutionsbaum der Säugetiere verfeinern.
Terroristenwürmer in Krebsen und Ameisen
Im Laufe der Evolution haben Parasiten eine umfangreiche Reihe von Zombietechnologien erworben. Hier werden alle Mittel eingesetzt: Manipulation, Glaube an die Falschheit der Signale der eigenen Sinnesorgane, Kriege gegen die Immunität und gefälschte Hormone.
"Neuroparasitologie ist eine Wissenschaft am Rande der Science-Fiction", schreibt Michael Dickinson, Mitherausgeber des Journal of Experimental Biology der University of Washington. Dieser Satz ist mit einer Mischung aus Entsetzen und Bewunderung gewürzt: von der Bitte "Iss mich nicht, ich werde dir immer noch nützlich sein", die an das Immunsystem eines anderen gerichtet ist, bis zur heimtückischen Manipulation und Zombifizierung der Besitzer - ein Schritt. Und Sie können es durchgehen, indem Sie Moleküle schmieden, mit denen die Zellen des Wirts kommunizieren.
Manchmal scheint es nicht viel Sinn zu machen. Es gibt Gammarus-Krebstiere, die zur Ordnung der Amphipoden gehören (sie werden so genannt, weil sie buchstäblich seitwärts schwimmen). Aber wenn sie von Parasiten angegriffen werden, verlieren die Krebstiere die Kontrolle über sich selbst und beginnen sich wie alle anderen Krebstiere zu bewegen und schwimmen sogar zum Licht, anstatt sich davor zu verstecken.
Gammarus Krebstier. Mit Julie / Flickr
Infolgedessen werden sie eher von Fischen gefressen, in die der Parasit eindringen muss. Wissenschaftler konnten die Bewegung von Gammarus mit Serotonin beeinflussen und zeigten, dass die Parasiten höchstwahrscheinlich die Immunantwort beeinflussen, wodurch sich das Nervensystem bei Krebstieren entzündet. Infolgedessen wird die Arbeit des Neurotransmitters Serotonin, eines Zwischenmoleküls, das Signale zwischen Nervenzellen sowie zwischen Nerven und anderen Zellen überträgt, gestört. Das Krebstier empfängt visuelle und olfaktorische Signale nicht richtig und schwimmt in Richtung seines Todes.
Es kommt vor, dass Parasiten "Kindheit" in einem Organismus verbringen müssen, "Jugend" in einem anderen und in einem dritten aufwachsen müssen. So geht der Fluke-Wurm, der lanzettliche Fluke Dicrocoelium dendriticum, durch sein Leben.
Seine Eier sollten im Boden liegen, zukünftige Egel werden in den "Kindergarten" innerhalb der Schnecke geschickt. Im nächsten Stadium schwimmen sie einige Zeit frei in Form von Cercarienlarven mit Schwänzen, dann werden sie von einer Ameise verschluckt, wonach sie zu Metacercarien werden.
Aber nicht alle Cercarien werden die Ameisen- "Schule" durchlaufen: Einer von ihnen ist dazu bestimmt zu sterben, damit der Rest erwachsen wird. Es kriecht in das subopharyngeale Ganglion der Ameise, die untere Hälfte des Prototyps des Gehirns, den Insekten haben. Dort setzt sich die Cercaria bequemer ab, umgibt sich mit einer dünnen Schale und setzt sich an das „Bedienfeld“. Von nun an arbeitet die Ameise tagsüber wie alle ihre Brüder, aber nachts verwandelt sie sich in einen willensschwachen Zombie. Es verlässt den Ameisenhaufen, klettert auf einen Grashalm, packt ihn mit den Zähnen und wartet, bis er von einem Säugetier verschluckt wird: Eine Zombie-Ameise ist nur ein sechsbeiniger Transport, der von Würmern entführt wird, um sein geschätztes Ziel zu erreichen, das zur Leber oder zu den Gallenwegen eines Schafs oder einer Kuh wird. Dort gedeihen Würmer und können sich bis zu Zehntausenden von Individuen vermehren.
Entwicklungszyklus / Dicrocoelium dendriticum Wikimedia Commons
Andere Parasiten, Haarwürmer, schicken Heuschrecken und Kakerlaken in den sicheren Tod und zwingen sie, ins Wasser zu springen, wo der Fisch, der nächste Wirt des Parasiten, die Insekten fressen muss.
Katzen und Mäuse und Blumen des Bösen auf einem Raumschiff
Aber wenn es nicht so schwierig ist, eine Ameise oder ein Krebstier zu zombifizieren, ist das „Hacken“des Gehirns eines großen und komplexen Wirbeltiers eine Aufgabe für die fortgeschrittensten „Hacker“. Das bekannteste und sogar kanonischste Beispiel für Zombifizierung ist daher natürlich die Toxoplasmose. Diese Krankheit wird durch das einfachste Toxoplasma gondii verursacht. Toxoplasma besteht im Gegensatz zu den Larven von Würmern nur aus einer Zelle, kann aber Billionen von Fremden unterwerfen.
Das ultimative Ziel der Toxoplasma-Route, ihr gelobtes Land, ist die Katze. Sofort können heimtückische einzellige Parasiten selten in sie eindringen, so dass der Weg zum Toxoplasma-Paradies meist durch den Tod führt. Es stimmt, nicht ihre eigene: Um zur Katze zu gelangen, benutzen sie kleinere Fahrzeuge - Ratten, Mäuse oder Vögel.
Bei diesen Tieren macht Toxoplasma verschiedene Transformationen durch. Im Gehirn produzieren sie Tyrosinhydroxylase, ein Protein, das die Geschwindigkeit reguliert, mit der das Hormon Dopamin synthetisiert wird. Dieses Hormon, das mit Freude und Vertrauen verbunden ist, ist eine wichtige Verbindung im Motivations- und Belohnungssystem. Nachdem Nagetiere oder Vögel dem Versprechen des Glücks erlegen sind, dass diese innere Karotte auf einer Angelrute jeglicher Motivation furchtlos wird, suchen sie selbst nach Begegnungen mit den Krallenpfoten eines flauschigen Tieres.
Tyrosinhydroxylasemoleküle sehen aus wie harmlose Blüten, aber in den Händen von Toxoplasma verwandeln sie sich in Blüten des Bösen, und zwar nicht im Sinne von Baudelaire, sondern im wahrsten Sinne des Wortes / Gla086 / Wikimedia Commons
Aber auch die schönsten Mechanismen können versagen. Stellen Sie sich vor, Sie müssen ein Auto oder einen Hubschrauber stehlen, um beispielsweise zu einer paradiesischen Insel zu gelangen, auf der ein ruhiges Leben auf Sie wartet. Aber dann passiert das Unerwartete: Ihr nächster Soldat befindet sich versehentlich in einem Raumschiff. Sie haben gelernt, Autos und Flugzeuge zu entführen, Sie wissen, wie man sie steuert, sich vor Wachen - dem Immunsystem - versteckt und sich vermehrt, verschiedene Gewebe bevölkert, Sie haben Ihre Opfer für das andere Geschlecht attraktiver gemacht, Sie bedrohen sogar die Populationen hawaiianischer Gänse und "entführen" an einigen Stellen zuvor 48% von ihnen. Aber Sie haben nicht gelernt, wie man Raumschiffe fliegt. Im Allgemeinen fliegt Ihr Schiff mit dem Autopiloten zum Mars. Es gibt jetzt nicht nur keine paradiesische Insel, sondern Sie haben auch keinen Raumanzug dabei. Natürlich hat das Raumschiff Knöpfe, ähnlich denenwas Sie gewohnt sind zu klicken - aber manchmal funktionieren sie ganz anders.
Darüber hinaus kann das Immunsystem des Opfers auch das Nervensystem beeinflussen (z. B. durch Entzündungen wie bei demselben Gammarus) und sein Verhalten ändern - und dies nicht immer in der Richtung, in der Toxoplasma von Vorteil ist.
Menschen zombifizieren: Echos der Mausliebe und der Apokalypse in New York
Wahrscheinlich würde sich Toxoplasma so fühlen, wenn es seine Erfolgschancen durch eine Infektion einer Person beurteilen könnte. Es ist unwahrscheinlich, dass die Katze es frisst, und sie reagiert auf ihre eigene Weise auf die Reize von Toxoplasma. Zum Beispiel hat er eine Zunahme der Schizophrenie oder ein erhöhtes Risiko für ihre Manifestation. Umfragen unter Infizierten zeigen auch, dass Toxoplasma-Opfer bei Gefahr langsamer und passiver werden, der Selbsterhaltungstrieb schwächer wird und Patienten im Allgemeinen gereizter sind, aber um nichts kämpfen wollen. In beängstigenden Situationen - in einem dunklen Wald, nachts in einem leeren Haus - bleiben sie ruhig.
Menschen können auch dramatische Veränderungen in ihrem Misstrauen und ihrer Geselligkeit haben. Frauen werden freundlicher und altruistischer, während Männer im Gegenteil nichts teilen wollen. Der Verdacht der Infizierten wird nicht nur vom Geschlecht, sondern auch vom Wohnort beeinflusst: Städtische Männer und Dorffrauen werden durch Toxoplasma vertrauensvoller, während Dorfmänner und Städtinnen im Gegenteil nach einem Fang in allem suchen.
Wieder einmal sehen wir die „Dopamin“-Handschrift des Parasiten, die daran erinnert, dass dieses Hormon männliche und weibliche Säugetiere unterschiedlich beeinflusst. Experimente mit Präriewühlmäusen, Modellen der Liebe und Treue in der Nagetierwelt, haben gezeigt, dass Dopamin nicht nur zur Bindung an Ihren Seelenverwandten, sondern auch zur Aggression gegenüber Fremden benötigt wird. Solche Einflüsse können Männer und Frauen auf unterschiedliche Weise beeinflussen: Einige müssen das Territorium schützen, andere müssen sich aneinander binden und freundlich sein. Vielleicht ist diese Reaktion auch in den Unterschieden im Verhalten von Männern und Frauen zu spüren, die mit Toxoplasma infiziert sind - obwohl Menschen natürlich keine Mäuse sind und die Schnittstelle für Toxoplasma nicht so bequem ist.
Aber Toxoplasma lernt nicht aus ihren Fehlern und greift weiterhin in Raumschiffe ein: In Regionen, in denen Hygiene nicht sehr beliebt ist und viel rohes Fleisch in Lebensmittel gelangt, bildet mehr als die Hälfte der Menschen Antikörper gegen Toxoplasma. Dies bedeutet, dass sie krank sind oder zumindest in der Vergangenheit auf diese Parasiten gestoßen sind. Es ist nicht einfach, diese Infektion mit Antibiotika zu heilen: Irgendwo überlebt irgendwo eine ruhende Form des Parasiten - eine Zyste, die immer bereit ist, sich wieder zu vermehren. Und wieder ist ein Mann nicht mehr genau er, sondern ein Toxoplasm-Raumschiff, das von innen kontrolliert wird und in einer unerreichbaren Katze strebt.
Es gibt aber auch andere Szenarien für eine Zombie-Apokalypse. Auch Pflanzen können nicht nur Opfer sein, denn von ihnen erhaltene Medikamente können Menschen berauschen. Die Geschichte, wie Chemiker bei der Erforschung von Cannabinoidrezeptoren (die nicht nur auf narkotische Cannabinoide, sondern auch auf viele körpereigene Neurotransmitter reagieren) versehentlich das Auftreten von "Zombies" auf den Straßen von New York provozierten, ist nicht die Handlung eines Films über die Apokalypse, sondern das Thema der Realität wissenschaftlicher Artikel im New England Journal of Medicine im Januar 2017 veröffentlicht.
Am 12. Juli letzten Jahres wurden schnelle Reaktionseinheiten geschickt, um finstere Menschen zu finden und zu fangen, die sich genau wie Zombies verhalten. In Brooklyn, New York, wurden insgesamt 33 Menschen gefunden, die mit leeren, verständnislosen Augen mechanisch durch die Straßen streiften. Menschen bewegten langsam wie Somnambulisten ihre Hände und knurrten wie echte Zombies. Acht neu geprägte "Zombies" wurden auf Urin und Blut getestet. Nach einer 17-tägigen Untersuchung konnten Wissenschaftler feststellen, dass es sich bei dem Schuldigen um ein Cannabinoid handelte, das kürzlich mit dem Ziel synthetisiert wurde, nach Medikamenten zu suchen, die unter dem Deckmantel eines pflanzlichen Medikaments AK-47 24 Karat Gold gekauft wurden, das die erste Art von Cannabinoidrezeptoren betraf.
Lesen Sie hier die Fortsetzung.
Ekaterina Mishchenko