Kto tak naprawdę nami steruje? Manipulacje w świecie pasożytów

Mistrz manipulacji – Toxoplasma gondii

Wzorcowym przykładem organizmu modulującego zachowanie żywiciela, będącym obiektem wieloletnich badań, wciąż budzącym wiele naukowych kontrowersji i nadal nie do końca poznanym, jest Toxoplasma gondii. Niepozorny pierwotniak należący do rodziny Sarcocystidae uznawany jest obecnie za przyczynę wiodącej choroby pod kątem liczby zgonów w chorobach tła pokarmowego (ang. food-borne disease) u ludzi w USA (1). Kosmopolityczny pierwotniak zaraża znaczną część zwierząt, a także ludzi. Powszechnie kojarzony głównie z zagrożeniem dla kobiet w ciąży przebywających w otoczeniu kotów może powodować także zgoła inne objawy (1). Objawy ostre choroby mogą pojawiać się zarówno u żywiciela ostatecznego pierwotniaka, jak i u żywicieli pośrednich, czyli generalnie organizmów stałocieplnych. Ronienia, fotofobia, zaburzenia widzenia czy objawy grypopodobne to tylko niektóre z nich. U osób z obecną immunosupresją może prowadzić do zaburzeń ze strony układu nerwowego czy mieć ciężki przebieg ogólnoustrojowy (1, 39-41). Co natomiast z toksoplazmozą przewlekłą? Cykl rozwojowy pierwotniaka w standardowych warunkach wymaga dwóch żywicieli (1). Żywiciel pośredni, jakim może być pies, człowiek, małpa, mysz czy inne ssaki, a także ptaki, zaraża się oocystami pozostawionymi w środowisku przez kotowate. Pasożyt, wnikając do makrofagów, wędruje następnie w organizmie żywiciela, osiedlając się m.in. w jego tkance mięśniowej czy nerwowej. Tam z kolei czeka na zjedzenie przez swojego żywiciela ostatecznego, czyli kotowate (1, 42). Przez wiele lat uważano i opisywano takie zarażenia jako bezobjawowe (39). Jak się jednak okazuje, prowadzone badania wykazały, że pasożyt nie wybiera tkanki nerwowej bez powodu. Zamiast bezczynnie czekać na zjedzenie tkanki, w której się skrywa, bierze sprawy w swoje ręce, pomagając tym samym swojemu szczęściu. Co więcej, mechanizmy, jakimi się posługuje, aby dopiąć swego celu, są w rzeczy samej wysublimowane. Pierwotniak ingeruje bowiem w funkcjonowanie układu dopaminergicznego (7, 43, 44). Nowsze badania wykazały, że poziom dopaminy u osobników zarażonych jest wyższy niż u tych niezarażonych (7). Dodatkowo potwierdzono obecność hydroksylazy tyrozynowej biorącej udział w powstawaniu katecholamin w samym organizmie T. gondii (7, 44). Wszystko to w efekcie zamienia niewinnego jednokomórkowego pasożyta w istnego mistrza kukiełek, który steruje swoim żywicielem. Wciąż prowadzone badania sugerują wpływ pierwotniaka na różnorodne zachowania, a także na występowanie innych chorób, jak chociażby schizofrenia u ludzi (7, 43, 45, 46). Wspomniane już wyżej badania potwierdzające zanik strachu zarażonych myszy przed moczem kocim to genialny przykład tego, jak Toxoplasma gondii chce doprowadzić do zamknięcia swojego cyklu rozwojowego (34, 47). Podobne przykłady opisywane są także u innych gatunków (48-51). Młode szczeniaki hien, które podchodzą do grupy lwów, jakby prosząc się o atak, czy podejmowanie ryzykownych decyzji, brak lęku przed nieznanym otoczeniem u szczurów (48, 52). Badania sugerują też, że T. gondii może wpływać także na fenotyp osobnika poprzez chociażby wpływ na wydzielany testosteron (44, 50, 52). Prowadzone badania empiryczne u ludzi wykazały, że osoby z obecną toksoplazmozą uważane są za bardziej atrakcyjne, mają większą skłonność do ryzyka itd. (50, 53, 54). Wszystko to może prowadzić do osiągnięcia celu pasażera na gapę – doprowadzić do żywiciela ostatecznego i transmisji. Temat budzi obecnie spore zainteresowanie wśród naukowców różnych dziedzin, pozwala zasugerować jedno stwierdzenie. Postać bezobjawowa w zarażeniu Toxoplasma w wielu przypadkach takową nie jest, jedynie objawy przez wiele lat nie były wiązane z obecnością pierwotniaka (43, 55-57).

Inne przykłady

Przykładów wpływów pasożytów na zachowanie żywicieli są tysiące, a zainteresowanie tematem wciąż rośnie, co jest widoczne w liczbie prowadzonych na ten temat badań i pojawiających się doniesień naukowych. Co więcej, okazuje się, że część dobrze znanych organizmów może mieć także wpływ na zachowania swojego żywiciela. Ciekawym przykładem jest Toxocara spp., czyli pasożyt często spotykany w praktyce lekarsko-weterynaryjnej (58). Badania prowadzone na gryzoniach, w naturze będących żywicielami paratenicznymi pasożyta, wykazały związek między zarażeniem a zmianami w zachowaniu (6, 19). Zaobserwowano między innymi osłabione reakcje na bodźce, a także zaburzenia motoryczne mogące wskazywać na udział pasożyta w modulacji neurotransmiterów (19). Inne badania wykazały z kolei związek między chroniczną postacią toksokarozy u myszy a znacznie osłabioną siłą mięśni (59).

Zachowania obronne żywicieli i odpowiedź na nie ze strony pasożytów

Jak wspomniano, na zmianę zachowania może wpływać nie tylko sam pasożyt i wydzielane przez niego substancje. Widoczne zmiany mogą być wynikiem próby walki czy obrony przed inwazją ze strony żywiciela (13, 18, 60). Zachowania te dzieli się zazwyczaj na profilaktyczne, mające na celu niedopuszczenie do zarażenia przez patogeny, oraz terapeutyczne, poprzez które zwierzę stara się pozbyć intruza (60).

Obserwowane migracje zwierząt mają na celu nie tylko poszukiwanie pokarmu, są także sposobem na uniknięcie zarażenia. Pozostawanie przez długi czas na tym samym terenie mogłoby prowadzić do niepotrzebnych infekcji wtórnych ze względu na zanieczyszczenie (odchody, kontaminacja wody etc.). Zmiana środowiska na inne niezamieszkane pozwala im na zmniejszenie tego ryzyka (18, 61).

Jednym z szeroko opisywanych zjawisk jest tzw. gorączka behawioralna (ang. behavioural fever) (18, 60, 62, 63). Poprzez zmianę temperatury ciała organizm stara się stworzyć środowisko nieprzyjazne dla pasożyta, a tym samym zwalczyć infekcję (18, 60, 62). Efekt ten jest osiągany przez migrację w środowisko cieplejsze czy też chłodniejsze od typowego dla swojego bytowania (18, 60).

Innym przykładem może być oczyszczanie gniazd przez ptaki czy małpy naczelne (60). Podobny cel ma przebywanie w ścisłej grupie przez kopytne na łąkach. Stanie w grupie pozwala łatwiej odgonić atakujące owady (60). Innym zjawiskiem służącym do pozbycia się pasożytów jest pielęgnacja i dbanie o higienę. Najbardziej kojarzone z tym procesem jest wyskubywanie sobie nawzajem ektopasożytów z sierści przez małpy, koniowate czy przeżuwacze (13, 60). Dlatego też zwierzęta te tak bardzo dbają o to, by zajmować odpowiednią pozycję w stadzie czy grupie. Status socjalny jest tutaj powiązany ze statusem zdrowotnym (65, 66). Dodatkowo samodzielne dbanie o higienę powierzchni ciała jest ważnym elementem samoobrony (60, 67). Obserwowane są też zjawiska mające na celu uodpornienie siebie czy potomstwa, jak koprofagia obserwowana u młodych zwierząt, czy terapeutyczne, jak zjadanie roślin o odpowiednim działaniu (60, 68).

Na nieszczęście żywicieli pasożyty nie pozostawały ewolucyjnie długo w tyle i znalazły sposób na poradzenie sobie z ich unikami. Tak zwane manipulacje adaptacyjne to nic innego, jak wejście pasożytów tylnymi drzwiami, gdy przy głównych postawiono znak „brak wstępu” (60, 69). Przykładowo, z pasożytniczego punktu widzenia, żywiciel zmienia środowisko, aby uniknąć zarażenia? Świetnie, poprowadźmy go zatem w takie, gdzie będziemy mieli świetne warunki do rozwoju i rozmnożenia (60, 69). Efekt podwójnie dodatni zamiast ujemnego. Również małpie oczyszczanie gniazd zostało wykorzystane przez pasożyty do swoich potrzeb. Gniazda często znajdują się nad miejscami, gdzie osobniki spędzają dużo czasu w ciągu dnia. Wyrzucanie odchodów na pobliskie liście czy nawet na ziemię jest idealną metodą, aby przy odrobinie deszczu rozprzestrzenić się i zarazić najbliższe otoczenie (60, 64). Także przebywanie w stadach z jednej strony chroni przed ugryzieniami czy ukłuciami owadów, zmniejsza odległość między osobnikami, a z drugiej strony ułatwia transmisję patogenów między nimi (60).

Podsumowanie

Podobnych przykładów mechanizmów w literaturze są setki, a nieodkrytych organizmów pasożytniczych prawdopodobnie jeszcze więcej. Przez wiele lat unikano stwierdzeń, że pasożyty mogą manipulować zachowaniem swoich żywicieli. Nie podejrzewano, że proste organizmy byłyby zdolne do przechytrzenia tych wysoko rozwiniętych. Wciąż prowadzone badania pokazują, jak bardzo świat nauki był w błędzie.