Бактерии-паразиты превращают растения в зомби

Природа знает немало случаев изобретательности и жестокости паразитов. Впрочем, биологам уже известно и то, что жертвы паразитов могут использовать нежеланное соседство в свою пользу: к примеру, недавно выяснилось, что эволюционно патогены способствуют появлению новых видов животных.

Одним из наиболее страшных примеров манипуляции хозяйским организмом является поведение червей-волосатиков. Эти паразиты, почуяв, что их "дом" изнашивается, заставляют хозяина стремиться к воде. Там червь проделывает отверстие в теле хозяина и оставляет его умирать, а сам отправляется на поиски другого жилища.

Ещё одним жутковатым примером паразитизма может послужить поведение бактерий фитоплазм, которое недавно изучили биологи из Центра имени Джона Иннеса в Великобритании. Когда растения оказываются заражены паразитическими бактериями, их цветы превращаются в листья, лепестки зеленеют, и они начинают пускать множественные побеги, которые ботаники называют "ведьмины мётлы".

Вследствие всех этих процессов растение стерилизуется, но по-прежнему привлекает сосущих растительный сок насекомых. Вместе с этими насекомыми паразиты и перебираются к новому хозяину.

"Растение со стороны кажется живым, но это исключительно дело рук патогена. В эволюционном смысле такие растения уже можно считать мёртвыми, поскольку они уже не могут производить потомство", — поясняет ведущий автор нового исследования Саския Хогенхут (Saskia Hogenhout).

Команда биологов в ходе исследования пришла к выводу, что бактерии манипулируют своими хозяевами с помощью всего одного белка, называемого SAP54. Он взаимодействует с белком Rad23 у растений, который отправляет молекулы на уничтожение протеасом — центром утилизации отходов клетки.

В рассматриваемом случае, рассказывают исследователи, под прицелом оказываются исключительно те клетки, которые отвечают за создание цветов. Научная статья о необычной стратегии паразитов вышла в журнале PLoS Biology.

То же взаимодействие между SAP54 и белками растения увеличивает потенциальную привлекательность растения для цикадок, которые, как правило, являются главными переносчиками фитоплазм. Учёные обнаружили, что цикадки откладывали больше яиц на заражённых растениях, у которых были цветы-листья, а не нормальные цветки.

Секрет такого поведения опять же кроется в белке SAP54: даже в отсутствии бактерии, растение, обладающее этим белком, становится крайне привлекательных для насекомых. Биологи говорят, что это большая редкость, когда бактерия манипулирует не только организмом своего хозяина, но и насекомыми, которые на него садятся.

В более узком смысле это открытие демонстрирует тесную связь между программой развития растения и его иммунной системой. Хогенхут надеется, что подробное исследование этого процесса поможет не только разработать надёжный метод защиты сельскохозяйственных культур от вредителей, но и увеличить производительность самих растений.

В будущем та же исследовательская группа планирует изучить влияние и других паразитов на растения. К примеру, ржавчинные грибки вида Puccinia monoica также стерилизует своего хозяина и формирует на нём ярко-жёлтые псевдоцветы, заполненные грибковыми клетками. Насекомые садятся на эту подделку и, сами того не ведая, переносят грибки на другие растения. Однако как перепрограммируется при этом организм растения на молекулярном уровне, учёные пока не знают.