Серия «Паразиты»

Экосистема немного напоминает человека. В здоровом организме все части взаимодействуют так, как должны: легкие поглощают кислород, кишечник усваивает питательные вещества, кровь доставляет все это в ткани, почки удаляют отходы, а мозг обдумывает мировые проблемы или меню ближайшего обеда.

В больном организме некоторые части перестают правильно работать, и этот сбой подрывает деятельность всего тела, иногда вынуждая остальные его части тоже прекратить работу.

Экосистема может существовать тысячи или миллионы лет, потому что ее части хорошо работают вместе: черви насыщают почву воздухом, грибница, переплетенная с корнями дерева, снабжает их питательными веществами и получает взамен углеводы и т.д. Вода, минеральные вещества, углерод и энергия циркулируют по экосистеме, как кровь по организму. Мало того, экосистемы, оказывается, тоже болеют. Стоит ввести в экосистему паразита, убивающего древесного клопа Coleotichus blackburniae, и поражение разойдется волнами, как круги на воде, и может затронуть основу леса — деревья.

Врачи не ждут, чтобы пациент умер, прежде чем объявить, что с ним что-то не так. Они ищут ранние, легко определяемые признаки болезни, даже если пока не знают, о какой болезни может идти речь. Если где-то в теле пациента обосновалась потенциально опасная колония бактерий, не обязательно выслеживать эти микробы в буквальном смысле, достаточно измерить температуру пациента.

Экологи тоже хотели бы иметь верный критерий, по которому болезнь экосистемы можно было бы заметить раньше, чем поражение затронет все ее составные части и разойдется по паутине внутренних взаимоотношений. Ученые проверяли самые разные виды экосистем в надежде найти один, который мог бы служить чем-то вроде показателя температуры тела. Одни смотрели на муравьев и других насекомых, другие — на певчих птиц, которые гнездятся на лесной подстилке. По тем или иным причинам ни один из кандидатов не подошел. Сравнительно несложно заметить, что в упадок приходят хищники высшего звена, такие как волки — в конце концов это крупные животные, и их относительно мало. Но к тому моменту, когда результат какого-то экологического стресса поднимется по пищевой цепи до ее верхнего звена — волков, помочь экосистеме, вероятно, будет уже невозможно.

И этим индикатором, как ни странно, могут стать паразиты. До недавнего времени большинство экологов видели в паразитах всего лишь показатель экологического упадка.

Они рассуждали так: если какое-то загрязняющее вещество отрицательно влияет на иммунную систему местных обитателей, они становятся более восприимчивы к болезням. Судя по всему, в некоторых случаях так и происходит, но обобщения здесь были бы слишком простыми и неверными. На самом деле паразиты — признак нетронутой спокойной экосистемы. Так что, как ни странно это звучит, верно противоположное: если из среды обитания исчезают паразиты, экосистема, скорее всего, в беде.

Жизненный цикл паразита часто делает его уязвимым для отравления загрязняющими веществами.

Трематода, к примеру, вылупляется из яйца нежным существом, покрытым мягкими ресничками, похожими на волоски, и плавает в поисках улитки; через пару поколений церкарии выходят из улитки на поиски хозяина-млекопитающего. На обеих этих стадиях паразиту для выживания нужна чистая вода.

По крайней мере такова теория, но имеются и конкретные факты, ее подтверждающие.

Из-за расположенных с наветренной стороны угольных предприятий и загрязнения воздуха вода в реках Новой Шотландии приобрела повышенную кислотность. Канадские экологи добавили в исток одной особенно сильно пострадавшей реки известь и затем несколько лет отлавливали в ней угрей; этих рыб они сравнивали с угрями из другой, не обработанной известью реки, которая ниже по течению впадала в первую.

Угри из реки, где кислотность была погашена, несли в себе гораздо более многочисленных и разнообразных ленточных червей, трематод и других паразитов. Затем экологи расширили зону своего исследования на реки вдоль всего побережья Новой Шотландии и обнаружили, что самые свободные от паразитов угри водятся в самых пострадавших (т. е. кислых) реках.

Существует еще одна причина, по которой паразиты могут служить хорошими экологическими маркерами: они находятся на самой верхушке многих экологических сетей. Если вы сбросите в реку никелевые отходы, мелкие животные получат небольшую дозу яда и не слишком пострадают; но по мере того как никель будет подниматься по пищевым цепочкам — рачков съедят мелкие рыбешки, их в свою очередь съедят рыбы покрупнее, тех съедят птицы — загрязняющее вещество будет достигать все более высоких концентраций. Паразиты, которые живут даже в хищниках высшего звена, собирают в своих телах максимальные концентрации ядов. В ленточных червях может скапливаться в сотни раз больше свинца или кадмия, чем в рыбах-хозяевах, и в тысячи раз больше, чем в окружающей воде.

В отличие от свободноживущих организмов, паразиты за жизненный цикл успевают побывать на нескольких уровнях экосистемы и могут рассказать овстреченных в пути нарушениях. Каждый из промежуточных и окончательных хозяев паразита занимает в экосистеме собственную нишу. Теряя паразита, ты теряешь кусочек экосистемы.

Не исключено, что паразиты не просто служат индикаторами экологического здоровья; очень может быть, что они жизненно важны для него. Если скотоводы при выпасе коров и овец чрезмерно стравливают пастбища, экология региона может не выдержать. В этом месте формируется пустыня. Насколько известно экологам, такие изменения по существу необратимы, потому что пустынные кустарники так преобразуют почву, что травы не могут на ней расти. Очень трудно, в том числе и по политическим соображениям, принять решение о том, сколькоименно скота можно пасти на данном участке земли.

Как правило, скотоводы прививают своих животных лекарствами, стараясь максимально избавить их от кишечных паразитов, но не исключено, что как раз паразиты способны поддерживать тонкое равновесие между скотом и травой на пастбище. Личинки некоторых паразитов, чтобы попасть в хозяина, прикрепляются к травинкам. Оказавшись в кишечнике овцы, червь созревает и начинает отсасывать часть съеденной овцой пищи. Овца, вынужденная бороться с паразитом, меньше живет и приносит меньше ягнят. Так паразит уменьшает размеры стада.

Взлеты и падения численности характерны для любой экосистемы. Если скотовод выгоняет на полузасушливое пастбище слишком много овец, овцы плодятся, а травы приходят в упадок. Одновременно меняются и паразиты: когда вокруг полно овец, они плодятся в неимоверных количествах и буквально усеивают редеющие стебельки травы, т. е. вероятность заражения возрастает. Иными словами, истощение пастбищ автоматически запускает вспышку численности паразитов и уменьшает стадо, позволяя травяному покрову восстановиться. Вскоре численность овец тоже восстанавливается, но благодаря контролю со стороны паразитов она никогда не достигает уровня, при котором засушливое пастбище может превратиться в пустыню. Может быть, если бы скотоводы не пичкали своих животных противопаразитными лекарствами, а позволили бы паразитам контролировать численность стад, пастбища не превращались бы в пустыни.

Однако теория паразитической стабильности остается лишь теорией, потому что ученые мало что знают о жизни паразитов в природе.

Не исключено, что изучение этого вопроса

докажет, что паразиты способны гасить сильные колебания в экосистемах, а следовательно, что паразитов уничтожать не нужно.

Здесь можно невольно вспомнить о концепции Геи, которой придерживаются некоторые ученые. Они рассматривают био- сферу — верхние слои океана, сушу и обитаемую часть воздуха — как своего рода сверхорганизм. У него есть собственный обмен веществ, в процессе которого по миру перемещаются громадные массы углерода, азота и других элементов.

Фосфор, обеспечивающий свечение светлячка, после его гибели оказывается в почве, возможно, затем, чтобы попасть через корни в дерево и стать частью листа, а потом упасть в реку и уплыть в море, где он достанется сперва фотосинтезирующему планктону, затем «травоядным» рачкам, чтобы оказаться с их пометом в глубинах океана, быть подобранным какой-то бактерией и вновь попасть на поверхность океана, и так снова и снова, прежде чем наконец, много лет спустя, залечь в донных отложениях. Подобно человеческому телу, Гея сохраняет целостность и стабильность через метаболизм.

Мы, люди, живем внутри Геи, и наше существование полностью зависит от нее. Сегоднямы живем за счет использования ресурсов этого сверхорганизма. Наши фермы истощают верхний слой почвы, ничем его не заменяя; мы вылавливаем рыбу из моря и сводим леса.

Это мы — паразиты, а Земля — наш хозяин. Может быть, эта метафора не безупречна, но смысл в ней есть. Мы приспосабливаем физиологию жизни к собственным нуждам, добываем удобрения и покрываем ими поля, примерно так же, как оса-паразит меняет физиологию гусеницы, добывая нужную ей пищу. Мы используем ресурсы и оставляем позади себя отходы, как плазмодий, который превращает эритроциты в кучи мусора. Если бы у Геи была иммунная система, ее орудиями могли бы быть болезни и засухи, которые не позволяют ни одному виду живых существ завоевать мир. Но мы глушим эти защитные приспособления при помощи лекарств, чистых туалетов и других изобретений, и Гея позволила нам увеличить нашу численность до миллиардов особей.

Паразит, который не владеет саморегуляцией, вымрет сам и, возможно, погубит хозяина. Но тот факт, что большинство видов на земле ведет паразитический образ жизни, свидетельствует о том, что такое происходит нечасто.

По книге Карла Циммера "Паразит. Царь природы".

Предыдущая часть:

Паразиты. Часть 13. Вынужденное перемирие

Начало серии:

Паразиты. Часть 1. Первое знакомство и осознание

Уверен, что при прочтении предыдущих частей, в голове у вас нет-нет, да  возникали мысли, что всю эту погань надо сжечь в очищающем пламени.

Мысль вполне здравая и естественная. Долгие годы большинство учёных тоже так считало.

И долго прокатывало.

И на многих фронтах у нас есть победы.

Но всё хорошее рано или поздно кончается. Сейчас война на уничтожение всё чаще выглядит вот так:

До 1950-х гг. человека, заразившегося малярией в любой части мира, можно было вылечить несколькими дозами хлорокина — этот препарат вылечивал от малярии, превращая пищу плазмодия в яд.

Поедая гемоглобин в красных кровяных тельцах, плазмодий «откусывает хвостики» молекулы, оставляя богатый железом центр. Но это ядро опасно для паразита, так как оно может отложиться в мембране плазмодия и нарушить движение молекул внутрь и наружу. В норме паразит нейтрализует этот яд двумя способами: из части молекул он собирает безвредный гемозоин, а остальные обрабатывает энзимами до такого состояния, что они больше не могут взаимодействовать с мембраной.  Хлорокин проникает внутрь плазмодия и связывается с ядром гемоглобина, прежде чем паразит успевает его нейтрализовать.

В своей новой форме это вещество не способно присоединиться к кончику гемозоиновой цепочки, и энзимы паразита на него тоже больше не действуют. Вместо этого оно встраивается в мембрану плазмодия и нарушает ее структуру.  Паразит не может больше всасывать атомы (к примеру, атомы необходимого паразиту калия) и выбрасывать наружу отходы; через некоторое время он погибает.

Сегодня на громадной части земного шара распространена малярия, нечувствительная к хлорокину. В конце 1950-х гг. родились два резистентных к хлорокину паразита — один в Южной Америке, другой в Юго-Восточной Азии.

Исследователи не знают наверняка, что делает их устойчивыми, но подозревают, что у них появился протеин-мутант, который захватывает хлорокин прежде, чем тот успевает проникнуть слишком глубоко в тело паразита.

Вероятно, такие мутанты периодически появлялись на протяжении многих тысяч лет, но странные протеины, которые они производили, никому не были нужны.  Скорее всего, они даже замедляли процесс питания, поэтому естественный отбор отбрасывал эти варианты.

Но начиная с 1950-х гг. любой паразит, способный отразить атаку хлорокина, мог не бояться конкурентов. У варианта, который прежде проигрывал своим собратьям, появился простор для расселения. Год за годом дети двух плазмодиев-мутантов распространялись все дальше и дальше от родных мест. Южноамериканский мутант захватил все малярийные регионы своего континента, а мутант из Юго-Восточной Азии стал настоящим «космополитом»: к 1960-м гг. он охватил Индонезию и Новую Гвинею на востоке, а в 1970-х гг. двинулся на запад через Индию и Ближний Восток. В1978 г. азиатская форма впервые была зарегистрирована в Восточной Африке, а в 1980-х гг. она уже захватила большую часть территории континента южнее Сахары.

Теперь остановить распространение малярии будет гораздо труднее, потому что другие противомалярийные лекарства гораздо дороже хлорокина; кроме того, для них тоже находятся резистентные формы.

Возрождение таких паразитов, как Plasmodium, заставило паразитологов вновь мечтать о вакцинах. Но, хотя вакцины неплохо работают против некоторых вирусов и бактерий, в продаже невозможно найти ни одной вакцины против эукариот. Ни одной! Проблема в том, что паразиты-эукариоты представляют собой сложные, неуловимые организмы.

При этом нельзя сказать, что паразиты по определению неуязвимы для вакцин. По-прежнему есть вероятность, что существует какая-то молекула, без которой они просто не могут жить и которую иммунная система сможет опознавать достаточно надежно, чтобы использовать в качестве маячка при атаках на паразитов.

Кроме того, вакцины несут с собой риск ослабить нашу заработанную таким трудом и жертвами способность вырабатывать иммунитет. Представим, что вакцина от малярии заработает и будет принято решение ввести ее миллионам детей по всему миру. И эта программма блестяще работает в течение нескольких лет. Теперь представим, что некая страна прекращает программу вакцинации, скажем, из-за гражданской войны или попросту отсутствия средств. Или появляется новый тип малярии, на который не реагируют Т-киллеры, настроенные вакциной. Люди окажутся беззащитными перед болезнью: они не смогут побороть болезнь и в таком случае вакцина принесет больше вреда, чем пользы.

А с некоторыми паразитами нам, возможно, вообще не стоит развязывать войну. Разумнее было бы поискать способы наладить с ними совместное существование.

Если говорить о том же шистосомозе, то взрослые особи кровяных сосальщиков не приносят нам особого вреда. Они так хорошо спрятаны от иммунной системы, что не провоцируют серьезных атак, да и крови пьют не слишком много. Проблема в их яйцах, поскольку иммунная система формирует вокруг них в печени громадные шары рубцовой ткани. Среди множества химических сигналов, которыми обмениваются клетки иммунной системы, есть и такой, который может отменить их реакцию на яйца трематод и предотвратить появление этих гранулём.

Ученые выяснили, что, если ввести мышам, зараженными шистосомозом, дополнительную дозу этого вещества, иммунная система прекращает разрушать их собственную печень. Не исключено, что подобное лекарство могло бы спасти и нас — не от паразита, а от самих себя.

Еще одна возможная стратегия — не позволять трематодам спариваться. Ученые обнаружили, что самки привлекают самцов при помощи химического сигнала. Если людей можно было бы вакцинировать таким образом, чтобы иммунная система уничтожала это вещество, то любовь трематод не могла бы осуществиться, и вредоносные яйца перестали бы появляться в нашем кровотоке.

Кроме того, мирное сосуществование с паразитами стало бы возможным, если бы нам удалось приручить их. Тяжесть вызванной паразитом болезни в значительной степени определяется его эволюционными возможностями. Если для вируса наилучшие шансы на выживание связаны с быстрым убийством хозяев, он, вероятно, разовьется в смертельно опасный штамм. Но верно и обратное: если вирусу приходится дорого платить за смертоносность, эволюционную гонку у него выиграют более мягкие штаммы.

Классификация паразитов с точки зрения расширенного фенотипа.

Уже более десяти тысяч лет мы сами в какой-то степени управляем эволюцией, выращивая растения и животных с нужными нам качествами — послушных коров, к примеру, или сладкие яблоки.

Одомашнить паразита совсем не трудно. К примеру, в тропиках органы здравоохранения нередко раздают населению защитные сетки для окон и постелей, чтобы помешать малярийным комарам добираться до людей во время сна. Такие кампании спасают жизни людей не только тем, что не дают комарам кусаться, но и тем, что вынуждают плазмодии в комарах эволюционировать в направлении более мягких форм. Когда паразиту становится все труднее путешествовать от одного хозяина к другому, ему становится невыгодно — в эволюционном смысле — убивать своего хозяина.

А устранение паразитов может даже привести к возникновению новых болезней.

В настоящее время язвенным колитом и болезнью Крона страдает миллион американцев. В обоих случаях собственная иммунная система человека оборачивается против него самого и с яростью набрасывается на слизистую оболочку кишечника. Возникающее при этом воспаление настолько мешает перевариванию пищи, что иногда хирургу приходится даже вырезать пораженный кусок кишки. Обе болезни способны мучить человека всю жизнь, и до сих пор ни от той, ни от другой нет никаких лекарств. Сегодня эти болезни распространились достаточно широко, однако до 1930 г. не было известно ни одного случая заболевания ими. Первые случаи были зарегистрированы в состоятельных еврейских семьях Нью-Йорка, и доктора сначала даже считали эти болезни наследственными. Но затем эти болезни стали встречаться и среди белого нееврейского населения. Доктора по-прежнему думали о наследственном характере заболеваний, поскольку чернокожие этими болезнями практически не болели. Но в 1970-х гг. стали болеть и чернокожие. Если же посмотреть за пределы США, можно заметить еще одну любопытную закономерность. В странах победнее такие недуги практически не известны. А вот в Японии и Корее, резко шагнувших от бедности к богатству, в настоящее время наблюдаются настоящие эпидемии язвенного колита и болезни Крона.

Некоторые ученые считают, что распространение этих болезней было вызвано устранением кишечных глистов. Эта гипотеза точно укладывается в схему происходящего. В США болезни появились сперва среди состоятельных горожан: иными словами, среди тех, кто, по логике, первым избавился от ленточных и других червей во внутренностях. Позже, когда чернокожие начали подниматься из бедности и переезжать в крупные города, они тоже стали болеть. В большинстве стран мира кишечные паразиты и сейчас широко распространены, но там, где от них избавлялись, за этим вскоре следовали вспышки колита и болезни Крона. Даже домашние животные, которых лечат от глистов ивермектином, начинают болеть этими болезнями.

Вероятно, прежде люди не болели ими благодаря взаимодействию между их иммунной системой и кишечными паразитами. Паразитологи выяснили, что глисты способны перестраивать иммунную систему и переводить ее с яростной и весьма токсичной реакции на более мягкую и спокойную. В этом новом состоянии иммунная система по-прежнему способна держать в узде бактерии и вирусы, а вот червей-паразитов практически не тревожит. Такое «соглашение» полезно и для хозяина. Если червей в организме много, то постоянные атаки на них могут быть опасны. Но затем вдруг — в мгновение ока по эволюционным меркам — несколько сотен миллионов людей избавились от своих паразитов. И теперь без их смягчающего воздействия иммунная система у некоторых не может удержаться от того, чтобы не атаковать собственное тело.

В 1997 г. ученые из Университета штата Айова проверили эту идею на практике. Они выбрали семь человек, страдавших язвенным колитом и болезнью Крона и не получавших облегчения ни от каких традиционных методов лечения. Этим людям скормили яйца кишечного червя, который обычно обитает в животных и не вызывает заболевания у человека (название вида держится в секрете до окончания исследований). Через пару недель, когда личинки вылупились из яиц и выросли, у шести из семи пациентов наступила полная ремиссия.

Не исключено, что избавление от паразитов связано с резким подъемом и других расстройств иммунной системы, таких как аллергии. До 20% населения развитых стран страдает различными аллергиями, тогда как в других частях света эту болезнь отыскать трудно. Поскольку обобщения в данном случае делать трудно, был проведëн подробный анализ закономерности распространения аллергий в одной стране — Венесуэле.

Среди богатых горожан, живущих в домах с водопроводом и канализацией, аллергиями страдали 43%, а кишечными червями—всего 10%, причем в легкой форме. У бедняков в трущобах аллергии встречались вдвое реже, зато глисты—вдвое чаще. А у венесуэльских индейцев, живущих в дождевых лесах, эта закономерность проявилась еще ярче: 88% индейцев были заражены паразитами, зато аллергия у них не встречалась вовсе.

Возможно, без смягчающего влияния паразитических червей наша иммунная система склонна к излишне резкой реакции на безвредные частицы кошачьей перхоти и плесени.

Для успешной борьбы с этими болезнями нам, может быть, придется признать свой давний союз с паразитами. Это вовсе не означает, что больным колитом надо есть яйца трихинеллы— если, конечно, они не хотят долгой и мучительной смерти, когда паразит доберется до их мышечных тканей. Но химические вещества, при помощи которых паразит манипулирует нашей иммунной системой, могут обеспечить нам защиту от «прелестей» современной жизни. Возможно, когда-нибудь дети вместе с вакциной против полиомиелита будут получать протеины паразитов, которые будут тренировать иммунную систему и учить ее держаться в рамках. Это был бы великолепный завершающий штрих в совместной истории паразитов и людей. Может быть, удастся доказать, что паразиты — это не обязательно причина болезни. В некоторых случаях они могут быть и лекарством.

По книге Карла Циммера "Паразит. Царь природы".

Предыдущая часть:

Паразиты. Часть 12. И любовь, и война

Начало серии:

Паразиты. Часть 1. Первое знакомство и осознание

Лет сто назад этот вопрос считался предельно ясным: отказавшись от свободной жизни и удалившись в глубины организма, паразиты оказались в эволюционном тупике, ведь больше нигде они жить уже не могли. Если они и развивались немного, то только потому, что развивались их хозяева. Хозяева, оказавшись в изоляции на острове или горной гряде, образовывали новые виды; и паразит, отрезанный от родичей, тоже образовывал собственный новый вид.

Если бы это было правдой, то можно было ожидать, что при сравнении эволюционного древа близкородственных хозяев и их паразитов выявятся определенные закономерности: одно древо будет зеркальным отражением другого.

Скажем, вскрыли вы птиц четырех близкородственных видов и обнаружили в них ленточных червей. При этом птица, предки которой раньше всего отделились от общего эволюционного ствола, должна быть носителем червя, который первым среди паразитов отклонился от общей линии развития. И так каждая последующая ветвь на эволюционном древе птиц должна нести в себе аналогичную ветвь древа глистов.

Только в конце 1970-х гг. биологи попробовали сравнить таким образом эволюционное древо хозяина и паразита. И быстро поняли, что эта сдвоенная история на самом деле гораздо сложнее, чем можно было предположить.

Иногда паразиты действительно попадали в новые виды вслед за хозяевами, но нередко случалось и так, что они могли перекинуться на совершенно другие виды.

Иногда один вид паразитов делился на два в одном и том же хозяине, а с хозяином ничего подобного не происходило.

Иногда какой-нибудь вид паразитов бесследно исчезал из вида-хозяина. Другими словами, эволюционная история паразитов столь же беспокойна и сложна, как история их свободноживущих родичей.

Важнейшие подсказки к первоначальной истории ленточных червей можно извлечь из самых глубоких корней их эволюционного древа. Принадлежащие к ним примитивные черви живут исключительно в рыбах.

В настоящее время на Земле обитает две группы рыб: хрящевые и костные. Разошлись они около 420 млн лет назад.

Около 400 млн лет назад линия костных рыб разделилась на две собственные ветви. Одна из них привела к возникновению лучеперых костных рыб: лосося, форели, саргана и тысяч других видов. Вторая — лопастеперых костных рыб, таких как двоякодышащие рыбы и целаканты. Именно от этих рыб с мясистыми грудными плавниками произошли со временем позвоночные с ногами, которые смогли уже выбраться на берег: иными словами, именно они стали нашими предками.

Ленточные черви впервые появились, вероятно, в древних лучеперых рыбах. Этот участок их истории нашел свое отражение в том факте, что самые примитивные глисты обитают в самых примитивных кистеперых, таких как осетр и амия. Именно в этих хозяевах ленточные черви сменили листовидную форму на длинное сегментированное тело. Отсюда глисты позже колонизировали акул и других хрящевых рыб. Но, судя по всему, они никогда не приближались к лопастеперым. Не известно ни одного случая, чтобы двоякодышащие рыбы или целаканты были носителями этих паразитов.

Тем не менее ленточные черви живут в ближайших родственниках этих рыб — в наземных позвоночных. Более того, они живут почти в любых земноводных, птицах, млекопитающих и пресмыкающихся.

Но сухопутные виды не унаследовали этих паразитов от своих морских предков. Должно быть, паразиты колонизировали наземных животных, выйдя из воды вместе с какой-нибудь лучеперой рыбой.

Примерно через 50 миллионов лет после того, как позвоночные вышли на сушу, какая-то рептилия, съев рыбу, подхватила от нее ленточного червя, — и возникла новая линия эволюции. С тех пор «сухопутные» ленточные черви развивались вместе с хозяевами и при этом продолжали прыгать с ветки на ветку: так, из млекопитающих они перебрались в земноводных и птиц.

Около 300 млн лет назад позвоночные на суше разделились на рептилий и предков млекопитающих. Около 200 млн лет назад ветвь рептилий породила динозавров, которые стремительно завоевали господство среди сухопутных животных. Жили ли в динозаврах ленточные черви? Никто не может сказать наверняка, но трудно предположить, что их там не было: ведь они живут в ближайших родственниках динозавров — птицах и крокодилах.

За более чем 400 млн лет существования ленточных червей-паразитов по Земле прокатилось четыре крупных волны массового вымирания видов. Последняя из них имела место 65 млн лет назад и была связана, скорее всего, с падением астероида в Мексиканский залив. Эта волна была достаточно мощной, чтобы уничтожить динозавров, а вместе с ними и половину всех видов на Земле. Но ленточные черви уцелели. Возможно даже, что в некоторых частях света эти паразиты и сегодня живут так, как жили во времена динозавров. В лесах Боливии встречаются сумчатые животные, такие как мышевидный опоссум, — носители редкой группы ленточных червей, известных как линстовииды.

Этим червям в качестве промежуточного хозяина необходимо членистоногое. Кроме Боливии, линстовииды живут еще только в Австралии, причем в сходных сумчатых видах. Сегодня этих паразитов разделяют тысячи миль тихоокеанской воды, но 70 млн лет назад Австралия, Южная Америка и Антарктида составляли одну континентальную массу.

Предок австралийских и боливийских ленточных червей возник в каком-то сумчатом животном именно на этом исчезнувшем континенте; и хозяев, и паразитов постепенно разделил континентальный дрейф. Но за 70 млн прошедших лет экосистема, поддерживающая цикл этого паразита в млекопитающих, совершенно не изменилась.

Другие ленточные черви могли пережить столкновение с астероидом, бросив своих прежних хозяев. Черви тетработрииды живут только в морских птицах, таких как топорики и поганки, и в морских млекопитающих вроде китов и тюленей.

На первый взгляд такое сочетание хозяев не имеет смысла. Эти животные — слишком дальние родственники, чтобы унаследовать ленточных червей от общего предка. Птицы произошли от рептилий — вероятно, от бегавших по земле сухопутных динозавров — более 150 млн лет назад. Морские млекопитающие переселились в океан значительно позже. Киты возникли из койотоподобных млекопитающих около 50 млн лет назад, а тюлени — из похожих на медведя зверей около 25 млн лет назад. Чтобы найти общего предка птиц и млекопитающих, придется вернуться больше чем на 300 млн лет, причем этот же предок дал начало множеству других ветвей позвоночных — от крокодилов и черепах до кобр, кенгуру и человека, — и никто из них не является носителем тетработриидов.

Птицы и киты должны были откуда-то получить своих червей. Вероятно, не от рыб, поскольку ближайшие родственники тетработриидов живут в наземных рептилиях, которые не находятся в близком родстве ни с китами, ни с птицами. Так что тетработрииды должны были взять начало от некоего ленточного червя, жившего в каких-то древних рептилиях. Дело в том, что еще до возникновения китов и морских птиц в океанах жили существа, которые занимали те же экологические ниши и играли те же роли в сообществе. Если бы вы вышли в океан 200 млн лет назад, то увидели бы над головой не птиц, а птерозавров.

Остроголовые рептилии парили на крыльях из покрытой шерстью кожи и ловили птиц, чтобы отнести их в гнездовья на берегу. А воду вокруг вас рассекали бы не киты, а чудовищные рептилии самых разных родословных, такие как длинношеие плезиозавры и ихтиозавры, формой напоминавшие современную рыбу-меч.

Между 200 и 65 млн лет назад именно эти существа доминировали в морской пищевой цепи. Затем птерозавры начали делить небо с птицами и, вероятно, в качестве прощального подарка преподнесли им своих паразитов (птицы ели рыб, служивших червям промежуточными хозяевами).

Катастрофа, уничтожившая динозавров, стерла с лица земли также морских рептилий и птерозавров. Никто не знает, почему птицы тогда уцелели, но, судя по всему, именно они продолжили жизненный цикл тетработриидов. Позже, когда на вакантные роли морских рептилий пришли киты и тюлени, ленточные черви воспользовались случаем и колонизировали и их тоже. Пока экосистема остается неизменной — даже если составляющие ее животные меняются, — паразиты никуда не денутся.

Прошедшие с тех пор 65 млн лет ленточные черви продолжали процветать; их путешествия по-прежнему отмечают историю их хозяев. К примеру, ленточные черви, живущие в амазонских электрических скатах, показывают нам, что когда-то эта река текла вспять. Если бы скаты попали в Амазонку из Атлантики, куда она впадает в настоящее время, их паразиты были бы близкой родней паразитам, живущим в нынешних атлантических скатах. На самом же деле они ближе к тихоокеанским ленточным червям. И, что еще более загадочно, в атлантических и тихоокеанских скатах живут паразиты, которые состоят друг с другом в более близком родстве, чем кто-либо из них с паразитами амазонских скатов.

Сценарий, лучше всего примиряющий эти факты, подразумевает, что электрические скаты поднялись по реке 10 млн лет назад. В то время Анды еще не сформировались, и Амазонка текла из Бразилии к северо-западному побережью Южной Америки. Кроме того, тогдашняя география отличалась от сегодняшней еще и тем, что Панамский перешеек еще не сформировался, так что Атлантический и Тихий океаны соединял широкий пролив. Группы скатов из Тихого океана заплывали в Амазонку, когда она текла в противоположном направлении. Постепенно амазонские скаты адаптировались к пресной воде и отделились от своих океанских собратьев, а морские скаты из разных океанов по-прежнему смешивались — пролив еще существовал. К моменту, когда Панамский перешеек поднялся из океанских вод, они успели обзавестись несколькими новыми видами глистов, которые уже не могли передаться пресноводным скатам.

В последние несколько миллионов лет ленточные черви открыли для себя нового хозяина—того, что ходит на двух ногах.

Сравнительный анализ генов человеческого ленточного червя и его ближайших родственников показывает,

что они разошлись около миллиона лет назад.

В тот момент наши предки были гоминидами, а рацион которых входили  найденные трупы диких животных, убитых львами.

Чуть больше на эту тему:

Саблезубые кошки помогли становлению человека

Забавно, но это мой первый пост на Пикабу.

Эта теория подтверждается тем фактом, что у ближайшей родни человеческих паразитов окончательными хозяевами были львы и гиены. Гоминиды подбирали не только остатки львиной добычи, но и львиных паразитов заодно.

Исследовать зарю человечества можно разными способами. Можно поехать в Эфиопию и просеивать там песок в поисках каменных орудий и обработанных костей, а можно взглянуть на существа, бывшие все это время нашими спутниками.

По книге Карла Циммера "Паразит. Царь природы".

Предыдущая часть:

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов

Начало серии:

Паразитам достаточно сложно манипулировать человеком, но есть и исключения.

Так, ришта проводит начало жизни свернувшись клубком внутри плавающего в воде веслоногого рачка. Если человек, проглотит с водой и рачка, то рачок, растворившись в кислоте желудка, освобождает ришту. Паразит уползает из желудка в кишечник и,пробуравив его стенку, забирается в брюшную полость. Оттуда он отправляется в путешествие по соединительным тканям тела и странствует, пока не найдет себе пару. Двухдюймовый самец и двухфутовая самка вступают в сексуальную связь, после чего самец уползает умирать, а самка ползет под кожей к ноге. В пути оплодотворенные яйца начинаются развиваться, и к тому моменту, когда самка добирается до места назначения, яйца в ее матке успевают лопнуть и превратиться в кучу суетливых детенышей.

Этим детенышам, чтобы стать взрослыми, необходимо тоже попасть в веслоногого рачка, поэтому они гонят своего хозяина-человека к воде. Они так энергично возятся в матке матери, что частично выдавливают ее из тела; несколько личинок при этом вырываются наружу. Взрослые ришты приручают иммунную систему человека до такой степени, что могут без помех путешествовать по нашему телу, а вот детеныши поступают как раз наоборот. Они вызывают сильную реакцию, иммунные клетки во множестве стекаются к ним, кожа вокруг распухает и покрывается волдырями. Самый простой способ, каким жертва может получить облегчение от острой боли в ране, — это полить ее прохладной водой или просто сунуть ногу в пруд. Детеныши, которые уже успели выбраться из матери и находятся теперь в волдыре, отзываются на контакт с водой очень просто: уплывают прочь. Мать тоже реагирует на воду, выпуская на волю еще больше детенышей. При этом даже не нужно, чтобы матка выдавливалась наружу; мать выпускает малышей еще более странным путем: через рот. При каждом соприкосновении с водой и каждом сокращении пищевода полмиллиона малышей поднимаются ко рту ришты. Эти сокращения выталкивают ее из раны кусочек за кусочком, пока наконец и мать, и малыши полностью не покинут хозяина — мать для того, чтобы умереть, а малыши отправятся искать в воде новых веслоногих рачков, внутри которых можно свернуться колечком. Эти манипуляции работают лучше всего в тех местах, где людям и рачкам приходится довольствоваться весьма скудными запасами воды: при этом вероятность того, что человек выпустит личинок ришты в такое место, где они смогут найти следующих хозяев, максимальна. Неудивительно поэтому, что драконтиаз — болезнь, которую вызывает ришта, — особенно свирепствует в пустынях, где люди собираются вокруг оазисов.

По сравнению с риштой, малярийный плазмодий имеет целый арсенал для манипуляций.

Малярия действует на тромбоциты хозяина, мешая свертыванию крови. Комар, вонзивший хоботок в больного малярией, обнаружит, что такую кровь пить проще, и, скорее всего, насосется как следует, всосав вместе с кровью и паразита.

Оказавшись внутри комара, плазмодий должен прожить там некоторое время, прежде чем будет готов вновь переселиться в человека. Он должен попасть в кишечник комара, спариться там с другой особью и дать потомство. За десять дней в организме комара формируется более десяти тысяч оокинет. Они развиваются, превращаются в спорозоиты и собираются в слюнной железе комара. Только теперь они наконец готовы к переселению. Но до этого момента паразиту совершенно не нужно, чтобы комар ел. Риск быть прихлопнутым во время его обеда ничем не компенсируется. Поэтому плазмодий делает все возможное, чтобы отбить у хозяина аппетит. Комар с оокинетами внутри гораздо легче отказывается от кровавой трапезы, чем его здоровый собрат.

Но, как только паразит добирается до комариного рта, приоритеты меняются. Теперь плазмодию нужно, чтобы комар кусался как можно больше. Паразит направляется в слюнные железы и устраивается на той доле, которая отвечает за производство молекул антикоагулянта — апиразы. Он блокирует поступление апиразы, и комару, вонзившему хоботок в кожу, приходится стараться гораздо больше, чтобы кровь продолжала течь. Чтобы выпить обычную порцию крови, ему приходится посетить больше хозяев. Одновременно плазмодий усиливает голод комара, заставляет пить больше крови и кусать больше людей. В результате вероятность того, что больной комар успеет за ночь выпить кровь у двух людей, вдвое больше, чем вероятность того, что это сумеет сделать комар здоровый. Так что больной комар, разносящий кровь по множеству хозяев, представляет собой весьма эффективное средство распространения малярии.

Plasmodium заставляет хищника — комара — вступать в контакт с добычей, т. е. с нами, на нужных ему условиях. Но паразиты могут действовать и наоборот, сначала жить в жертве и ждать момента, когда ее съест хищник. При этом некоторые паразиты готовы просто сидеть и ждать этого счастливого момента, но многим терпения не хватает.

Трематода Leucochloridium paradoxum использует в качестве первого хозяина улиток, а последнего — насекомоядных птиц, хотя птицы не питаются улитками. Чтобы привлечь внимание птицы, трематода забирается в глазные усики улитки. Этот паразит, окрашенный в коричневые и зеленые полосы, просвечивает сквозь прозрачные усики, и птица принимает его за гусеницу. Наивная птица пытается склевать гусеницу, а получает всего лишь кучу паразитов.

Другие паразиты могут поменять цвет кожи хозяина, чтобы сделать его более заметной мишенью. Некоторые виды ленточных червей живут несколько недель в кишечнике небольшой рыбы — трехиглой колюшки, а когда хотят сменить хозяина и попасть в птицу, делают рыбку оранжевой или белой. Чтобы привлечь внимание птицы, они могут также изменить поведение рыбы. Обычно колюшки держатся на приличном расстоянии от водоплавающих птиц, которые не прочь ими полакомиться. Они стараются плавать поглубже и, стоит цапле сунуть голову в воду, кидаются наутек, бросая даже всякие попытки что-нибудь съесть. Но зараженные червем рыбы обретают повышенную плавучесть и не могут уже глубоко нырять; к тому же они теряют страх и начинают гоняться за пищей даже в опасной близости к птицам.

Иногда паразиту недостаточно просто сделать хозяина более уязвимым; в этом случае он буквально посылает его на гибель. Именно так поступают, к примеру, колючеголовые черви. Многие виды этих паразитов начинают жизненный цикл в беспозвоночных животных, населяющих озера и реки, а взрослыми становятся в птицах; они устраиваются в кишечнике, глубоко вогнав свою зазубренную головку в слизистую оболочку кишки. Мелкие ракообразные Gammarus lacustris кормятся у самой поверхности пруда или речки, но, как только рядом появляется их хищник — утка, устремляются прочь от света, уходят к самому дну водоема.

Но, когда в Gammarus забирается колюче- головый червь, его поведение меняется на противоположное. Как только на сцене появляется утка, рачок вдруг чувствует неодолимую тягу к свету и направляется, соответственно, к поверхности воды. Там он плавает из стороны в сторону, пока не отыщет камень или растение, к которому тут же и прикрепляется ртом. Получается, что он практически сам предлагает себя утке на обед.

Биологи извлекли из тела гаммаруса, зараженного червем, нейроны и окрасили их веществом, которое заставляет нейроны светиться, если в них присутствуют определенные нейротрансмиттеры. При пробе на трансмиттер серотонин нейроны вспыхнули, как новогодняя елка.

Вообще, серотонин можно обнаружить практически в любом животном. У человека и других млекопитающих он, судя по всему, стабилизирует мозг. При падении уровня серотонина человеком могут овладевать навязчивые идеи, депрессия, склонность к насилию. (Лекарство прозак, к примеру, рекомендуемое для борьбы с депрессией, вызывает усиление производства серотонина.) Серотонин играет роль и в работе мозга беспозвоночных, хотя ученые пока не знают точно, в чем состоит эта роль. Тем не менее, они знают наверняка, что при введении серотонина гаммарусу происходит кое-что интересное. Здоровый гаммарус, получив инъекцию, нередко пытается прочно схватиться за что-нибудь.

Но почему серотонин заставляет гаммаруса прицепиться к чему-нибудь? Похоже, это как-то связано с сексом.

При спаривании гаммарус-самец хватает самку ногами и протягивает к ней свое брюшко. Он может ездить на самке несколько дней, дожидаясь начала линьки. Линяя, самка помещает яйца в сумку под брюшком. Самец оплодотворяет яйца и продолжает удерживаться на самке, охраняя ее от других самцов, готовых к спариванию.

Поза самца при спаривании в точности соответствует позе, которую Gammarus принимает под влиянием колючеголового червя. Стоит ученым ввести инфицированному гаммарусу средство, блокирующее действие серотонина, и он на несколько часов отцепляется от опоры. Может быть, колючеголовый червь выделяет молекулы, стимулирующие производство серотонина. Паразит может инициировать последовательность сигналов, которые заставляют рачка думать, что он спаривается с самкой, и даже побуждают самку играть при этом роль самца.

Toxoplasma, простейшее, обосновавшееся в мозгу не одного миллиарда людей, может показаться довольно смирным созданием, которому не нужно прибегать к манипулированию сознанием. В конце концов этот паразит надежно прячется в своих цистах и отказывается убивать хозяина. Но его безобидность — всего лишь часть общего плана, бессознательного стремления увеличить свои шансы на попадание в окончательного хозяина. Жизненный цикл Toxoplasma требует, чтобы она перемещалась из кошек в добычу и обратно, а дохлая крыса не привлечет к себе много кошек. И оказывается, Toxoplasma помогает кошкам убивать добычу.

Запах кошки вызывает химический сдвиг в крысином мозгу и порождает острую тревогу. Приступ тревоги заставляет здоровых крыс уходить от страшного запаха и делает их гораздо осторожнее при исследовании чего-то нового.

Крысы же, инфицированные Toxoplasma, игнорируют кошачий запах, а иногда и испытывали к нему повышенный интерес.

Превращая крыс в своеобразных камикадзе, токсоплазма увеличивает свои шансы на попадание в кошку. Конечно, если по ошибке она попадает вместо крысы в человека, у нее почти не остается шансов успешно завершить жизненный цикл, но некоторые факты свидетельствуют о том, что и хозяином- человеком она пытается манипулировать. Психологи обнаружили, что токсоплазма меняет личность хозяина, причем процесс протекает по-разному у женщин иу мужчин.

Мужчины-носители с меньшей готовностью подчиняются моральным стандартам общества, меньше беспокоятся о наказании за нарушение правил, проявляют недоверчивость по отношению к другим людям.

Женщины становятся более общительными и мягкосердечными.

И то и другое, похоже, свидетельствует об ослаблении страха, призванного уберечь хозяина токсоплазмы от неизвестных опасностей. Вряд ли влияние токсоплазмы заставит человека броситься в пасть льва, но...

По книге Карла Циммера "Паразит. Царь природы".

Предыдущая часть:

Паразиты. Часть 7. Кукловоды - 1

Начало серии:

Паразиты. Часть 1. Первое знакомство и осознание