Паразиты: Тайный мир - Карл Циммер

Поступая в магистратуру, Лафферти считал, что неплохо разбирается в экологии калифорнийского побережья, где он еще со средней школы много нырял с аквалангом (он зарабатывал на учебу, соскребая под водой ракушки с нефтяных платформ). Но взгляды студента кардинально изменились, когда он начал изучать паразитологию. Преподаватель Арманд Курис поразил его, показав, что паразитов в море можно обнаружить где угодно. «Я изучал всех тех животных, которых знал и любил как дайвер; оказалось при вскрытии, что и они полны паразитов. Я понял, что морская экология оставляет за рамками значительную часть общей картины».

Лафферти начал изучать паразитов солончаковых болот Карпинтерии. Там есть из кого выбирать — в одной только калифорнийской игольной улитке может обитать больше десятка различных глистов, но Лафферти выбрал самого обычного паразита Euhaplorchis californensis. Птицы выделяют яйца Euhaplorchis с пометом, который поедают игольные улитки. Вылупившись из яиц, трематоды кастрируют улитку и успевают произвести на свет пару поколений, прежде чем церкарии покинут хозяина и уплывут. Церкарии ищут на солончаковых болотах следующего хозяина — рыбку фундулюса. Они вцепляются в жабры нового хозяина, а затем пробираются в тонкие кровеносные сосуды. Они забираются поглубже в организм рыбы и находят там нерв, следуя вдоль которого попадают в мозг. Вообще говоря, они не проникают в мозг фундулюса, а образуют поверх него тонкое покрытие, похожее на слой икры. Там паразиты дожидаются, пока рыбу-хозяина съест кулик. Оказавшись в желудке птицы, они перебираются из рыбьей головы в кишечник нового хозяина и живут там, похищая часть съеденной им пищи и засевая своими яйцами пруды и болота.

Лафферти хотел понять, как воздействует жизненный цикл этого паразита на экологию солончакового болота. Если бы червей-паразитов не было, была бы Карпинтерия такой же, как сегодня, или нет? Он начал изучать жизнь паразита с «улиточной» стадии. Вообще между улиткой и трематодой складываются довольно странные отношения, не имеющие ничего общего с отношениями хищника и жертвы. Когда рысь убивает зайца-беляка, то нежные молодые побеги, которые мог бы съесть несчастный, съедают уцелевшие зайцы; эта освободившаяся энергия пригодится им, чтобы растить и воспитывать малышей. Но трематоды Карпинтерии не убивают своих хозяев-улиток, хотя в генетическом смысле эти улитки все равно что мертвы, поскольку не могут размножаться. Сами улитки продолжают жить и поедать водоросли, чтобы досыта кормить сидящих внутри трематод. Если бы улитки погибли, несъеденные ими водоросли достались бы уцелевшим. Так что на деле получается, что трематоды в улитках напрямую конкурируют с незараженными улитками.

Лафферти поставил эксперимент, чтобы посмотреть, как осуществляется эта конкуренция.

— Я сделал клетки с сеткой, в которые может проходить вода, но из которых улитки не могут выбраться. Верх клеток оставался открытым, чтобы туда проникали солнечные лучи и на дне росли водоросли. Затем я приносил улиток в лабораторию и выяснял, какие из них заражены, какие не заражены и какого они размера; я рассаживал улиток по клеткам в соответствии с их состоянием и размером. Во всех клетках улитки были одинаковыми, за исключением одного фактора — наличия паразитов. Блок клеток занимал на болоте площадь размером примерно с письменный стол, и одинаковые блоки размещались в восьми точках болота.

Лафферти измерил, сколько съедают незараженные улитки без конкуренции со стороны зараженных. Оказалось, что они росли быстрее, откладывали гораздо больше яиц и к тому же прекрасно себя чувствовали в условиях гораздо большей скученности. Результаты показали, что в природе роль паразитов в конкурентном состязании была настолько решающей, что здоровые улитки не успевали размножаться достаточно быстро, чтобы полностью заселить болото. Фактически, если можно было бы полностью избавиться от паразитов, общая численность улиток выросла бы почти вдвое. Но в реальном мире, за стенами лаборатории, взрывной рост численности улиток произвел бы сложное действие на экосистему— так расходятся по воде круги от брошенного камня. Рост числа улиток привел бы к уменьшению площадей, покрытых водорослями, и облегчил жизнь тем, кто этими улитками питается, к примеру крабам.

После получения в 1991 г. степени доктора философии Лафферти продолжил работать с Курисом. Теперь он хотел проследить путь трематоды от улитки к рыбе. В то время ничего не было известно о том, как эти паразиты действуют на своих хозяев-фундулюсов. Лафферти забрасывал невод, ловил фундулюсов, вскрывал их и находил на мозге большинства особей «икринки» паразита. Казалось, что, попав в рыбу, трематоды не причиняли ей особого вреда и даже не вызывали иммунного ответа. И я, когда был с Лафферти на болоте, не мог отличить зараженных рыб от здоровых.

Но ученый подозревал, что трематоды вряд ли будут пассивными наблюдателями. Подобно многим другим паразитам, они, по идее, должны были бы взять контроль над происходящим в свои руки.

— На первый взгляд я не заметил в этих рыбах ничего необычного. Но чем больше я узнавал о приемах паразитов и о том, как они меняют поведение хозяев, тем больше думал, что мои трематоды, скорее всего, поступают именно так. Это же очевидно! — говорит Лафферти. — У них отличная позиция. Представьте себе, к примеру, простую молекулу того же прозака. Трематодам ничего не стоит производить какой-нибудь нейротрансмиттер.

Лафферти поручил своему студенту Кимо Моррис выяснить, влияют ли трематоды на фундулюсов. Они с Лафферти поймали 42 рыбки, принесли их в лабораторию и выпустили в большой аквариум. Моррис целыми днями наблюдал за поведением рыб в аквариуме. Он выбирал одну рыбку и наблюдал за ней неотрывно в течение получаса, регистрируя каждое движение. Закончив, он вылавливал эту рыбку и вскрывал ее, проверяя, покрыт ее мозг паразитами или нет. А затем начинал медитировать над следующим фундулюсом.

Полученные данные выявили существенную разницу в поведении рыб, незаметную случайному наблюдателю. Гоняясь за добычей, фундулюс, как правило, то неподвижно висит в воде, то стремительно кидается на жертву. Но время от времени Моррису попадалась рыбка, которая вела себя иначе: она все время будто приплясывала на месте, дергалась, плавала на боку, не пряча брюшко, или поднималась к самой поверхности. Если поблизости караулит добычу какая-нибудь птица, такое поведение может оказаться опасным. Бдение Морриса позволило установить, что рыбы с паразитами внутри вчетверо чаще приплясывают, дергаются, показывают брюшко и поднимаются на поверхность, чем их здоровые собратья. После этого Лафферти привлек к работе молекулярного биолога, который должен был выяснить, каким образом паразиты заставляют своих хозяев «танцевать». Вместе они выяснили, что трематоды умеют удалять из системы мощные молекулярные сигналы, известные как факторы роста фибробластов. Эти сигналы оказывают влияние на рост нервов, так что возможно, что трематоды действуют на паразитов, как прозак.

Лафферти решил проверить, какое действие эти манипуляции оказывают на экологию солончакового болота.

— Как только мы убедились, что поведение зараженных рыб отличается от поведения здоровых, стало очевидно, что на следующем этапе нужны полевые эксперименты, — говорит он.

Лафферти хотел понять, не дает ли необычное поведение рыб, замеченное Моррисом, дополнительных шансов на поимку этих рыб птицами, причем не в клетке, где птице деваться некуда, а на свободе, где она может, если захочет, улететь в другой конец болота. Они с Моррисом построили пару небольших загонов для рыбы, открытых с воздуха и с берега, но не позволяющих рыбам уплыть. Птицы при этом с легкостью могли залетать или просто заходить в загоны. Ученые наполнили оба загона смесью зараженных (пляшущих) и здоровых рыб и прикрыли один из загонов сеткой, чтобы защитить от птиц.

В течение двух дней они наблюдали за загонами, не зная, заинтересуют ли они птиц хоть чуть-чуть. Затем в открытый загон медленно, как будто в глубоком раздумье, вошла большая белая цапля. Она немного постояла, внимательно вглядываясь в мутную воду, а затем несколько раз ударила клювом; охота завершилась успешно, в результате последнего удара в клюве у нее оказался фундулюс.

Через три недели Лафферти и Моррис собрали из загонов всю оставшуюся рыбу и принесли в лабораторию, чтобы заглянуть каждой рыбке в череп. Результаты были еще более показательны, чем наблюдения Морриса: птицы чаще выбирали танцующих (а значит, зараженных паразитами) рыб, причем не в четыре, а в тридцать раз чаще. То ли их глаза были намного зорче, чем у Морриса, то ли сами они были настолько же ленивее ассистента Лафферти.

Но почему птицы старательно выбирали в садке больных рыб, если при этом они практически гарантированно приобретали кишечного паразита? Вообще, вред, который наносят глисты птицам, не слишком велик. В конце концов паразиты заинтересованы в том, чтобы птица оставалась достаточно здоровой и могла летать, а значит переносить трематод на другие солончаковые болота, которые можно заселить. Если птица будет тщательно избегать зараженной рыбы в своем меню, она останется, может быть, здоровой, но уж голодной будет наверняка. Паразиты настолько облегчают птицам охоту, что преимущества сотрудничества с ними намного превосходят связанные с ними неприятности.