Jorden er fyldt med lig, slået død af en dødelig parasit. Når kropperne fester sig med parasitens voksende spawn, begynder de at stinke og gløde en lys elektrisk blå. Til sidst brast de åbent for at afsløre den næste generation af mordere, der kravler fra rester for at finde deres næste offer. Nej, dette er ikke den næste pandemifilm: det er en hverdagsscene, der er drevet af et bakterie-orm-partnerskab. Nu forsøger forskere at forstå denne dynamiske duo bedre og omdanne dem til et kommercielt produkt til gavn for landmændene.
Relateret indhold
- Hollywood har intet på disse Halloween-horror-show med ægte liv
- Jeg er officielt forelsket i kakerlakker
- Parasitiske hveps vender edderkopper til zombie-vævere
Den beige, en halv millimeter lang nematodeorm ser næppe ud som en parasittrussel. Disse små kravlere tilbringer det meste af deres tid på at svømme gennem jorden, og lejlighedsvis stående på deres haler og pirke deres små hoveder gennem overfladen. Men egentlig bider de bare deres tid. Så snart de fornemmer, at et intetanende insekt er ved at træne forbi, hænger de over. En nematode kan starte som en kanonkugle ud af jorden og projicere sig selv op til 10 centimeter for at inficere det uheldige bytte.
Efter landing på et offer, krøller nematoden sig ind i insektets inderside gennem en åbning, det kan finde, eller hakker sig vej ved hjælp af en speciel tand. Denne parasit er så lille, at dens offer ikke føler noget. Men ormen bærer et dødbringende våben i tarmen, og venter bare på at blive regurgiteret: bakterien Photorhabdus luminescens . De toksiner, denne bakterie producerer, er så potente, at 10 celler kan dræbe et insekt på så lidt som 24 timer. Bakterierne frigiver også kemikalier, der forhindrer liget i at nedbrydes, så nematoder altid har et frisk måltid at snack på. Tænk på det som det ultimative bed and breakfast.
Nematoder spiser deres fyld i cirka to uger, eller indtil de har nået vært-sprængningsevne. Derefter eksploderer de gennem liget i jorden, i en live action-version af scenen fra Tim Burton's Nightmare Before Christmas, når Oogie Boogie ruller rundt i sømmene for at afsløre en vridende koloni af bugs. På vej ud af den brugte vært genindlæser hver nematode deres dødbringende bakteriearsenal ved at gobbe nogle få Photorhabdus- celler. Så er de tilbage på jagt efter at finde deres næste offer.
Hvad nematoderne og deres bakteriehjælpere ikke ønsker, er at et rovdyr snapper deres elskede lig hjem, før de har haft en chance for at gennemføre deres livscyklus. Og ude i din have er det en hund-spiser-hund verden: Større bugs, mindre bugs med store appetit som myrer, eller endda fugle, der er på udkig efter et måltid, er alle ivrige efter at slukke et hjælpeløst insektkorps for næring. Det er her de bakterielle sidekick kommer i spil igen.
Photorhabdus holder ikke op med at dræbe insektværten, så nematoden kan spise og gøre babyer uhindret. De forvandler liget også til et lokket skue, der kunne fungere som en forsvarsstrategi. Først udskiller bakterierne kemikalier, der gør insektkropets mursten røde, en almindelig insektadvarsel, der siger ”Spis ikke mig! Jeg er grov! ”
For rovdyr, der ikke er så visuelt skønnende, udsender bakterierne også en forfærdelig stank. Hvor forfærdeligt? ”De lugter virkelig dårligt, ” siger Rebecca Jones, en lektor i befolkningsgenetik ved University of Liverpool, der studerer denne nematode-bakterie-duo. ”Det lugter ikke som noget, der forfalder eller rådner.” I stedet, siger hun, lugter de som pyrazin, en organisk forbindelse, som entomologer kender, ringer insekt alarmklokker. Til dem, der ikke er bugeksperter, siger Jones, "Det er lidt som mandler."
Som om det ikke var nok, som en sidste berøring, biolumineserer bakterierne indefra, hvilket får deres bytte til at lyse op som en glødende blå papirlykt.
Dette voksmøl lig har tusinder af nematoder, der brister ud med deres bakteriepartnere for at søge deres næste ofre. (Peggy Greb, USDA Agricultural Research Service) Men er det ikke alt for lidt for meget? Jones mener, at det hele er en del af en samlet indsats for at være så bizarrely uappetittende som muligt, så nematoder kan forblive i sikkerhed og få travlt inde. ”Vores hypotese er, at de har en række forsvar for at beskytte den parasitiske koloni mod predation af en hel række forskellige rovdyr, ” siger Jones, der er første forfatter til en nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Animal Behaviour, der søger at drille bortset fra disse forsvarsstrategier.
”Ved at kombinere to, tre, eller endda fire signaler sammen, skaber det måske bedre beskyttelse for det parasitære samfund, ” siger hun.
For at løsne puslespillet, hentede hun hjælp fra et par aviære rovdyr: vilde store bryster, som er fra en region i Finland, hvor Heterorhabditis nematoden ikke typisk findes. Dette var vigtigt, fordi fuglene ikke havde forudfattede forestillinger om, hvordan disse insekter skulle se ud eller lugte, hvilket gjorde dem til de ideelle forsøgspersoner.
Til sine eksperimenter præsenterede Jones separat 30 store bryster med et udvalg af otte larvevoksorme, hun havde inficeret med nematoder. Forsøget havde til formål at bestemme, om farve, duft eller en kombination af de to var den stærkeste afskrækkende middel. I de kun duftende forsøg brugte hun uinficerede, normale hvide voksorme i en skål med stinkende, inficerede orme skjult under. For kun at teste farve satte hun røde, inficerede orme i en klar, lugt-uigennemtrængelig beholder og tællede, hvor mange gange fuglene prøvede at pikke dem.
”Det mest overraskende, vi så, var, at det ikke var kombinationen af strategier, der fungerede bedst, ” siger Jones. Mens en rød advarselsfarvetone og en frygtelig lugt begge arbejdede uafhængigt, var det ikke så effektivt at bruge dem sammen, når det gjaldt at undgå død med store bryster. Som det viser sig, var fuglene mest modvillige mod at spise almindelige gamle stinkende insekter. ”At have duft i sig selv havde en tendens til at overskygge selv de farve- og duftforsøg, vi gjorde, ” siger Jones.
Forskere antog, at det lugtende skue, der blev pålagt bakterierne, var "som et tegn uden ledig plads på et motel og sagde 'ikke spiser mig, jeg er forfærdelig', " siger Richard Ffrench-Constant, professor i molekylær naturhistorie ved University of Exeter, der ikke var involveret i undersøgelsen.
Disse resultater viser et stærkt eksempel på symbiose i handling. Bakterierne kan ikke overleve på egen hånd i naturen; de har brug for nematoden for at transportere dem fra et insekt til et andet. Omvendt har nematoden brug for bakterierne for at dræbe værten og forhindre, at den spises. Ffrench-Constant betragter dette som endnu et fascinerende eksempel fra det spirende felt inden for mikrobiomvidenskab. ”Vi er på spidsen af et stort isbjerge”, når det kommer til netop dette bakterielle partnerskab, siger han. "Der er lige så meget ved disse fejl, vi ikke forstår."
Mens nematoder kan angribe over jorden, udfører de faktisk det meste af deres dræbning under overfladen, bevæger sig i pakker under overfladen og sporer deres bytte ved kemiske signaler. Af den grund, siger Ffrench-Constant, ville bakteriens forsvarsstrategier være blevet bedre demonstreret ved hjælp af myrer i stedet for fugle. ”Jeg kan ikke overbevise mig selv om, at i din have, når disse ting dræber dine voksorme, vil det være bryster, der kommer ned for at være de store rovdyr, ” siger han.
Andre mysterier bugner. F.eks. Antager de kemiske forbindelser, der udskilles af disse bakterier, i tusinder, og forskere har stadig ingen idé om, hvad de bruges til. "Nå crikey, " siger Ffrench-Constant, "Hvis denne ene kemikalie frastøder myrer eller frastøder fugle, hvad gør så den anden 999?"
Selvom der stadig er meget at forstå, har landmændene allerede draget fordel af denne magtfulde, mindskende duo. Landmænd kan købe kar af nematoder til at sprøjte i deres marker som et kemisk pesticidalternativ takket være forskere, der finder ud af effektive måder til masseproduktion af disse fejl i laboratoriet. Nematoder er endda blevet brugt til at redde appelsiner fra Florida under død ved de sultne mandibler i citrusrodvæve.
Landmænd og hjemmearbejdere er endelig begyndt at indhente det, planterne ser ud til at have kendt hele tiden. Selvom Jones ikke har taget hendes nematoder med hjem fra laboratoriet til nogen fritidsundersøgelser - hendes lejlighed i Liverpool har ikke en have - forkynder hun stadig det parasitiske nematodevangelium. Hun siger: ”Jeg har fortalt min bedstefar, og han har været ude for at købe nogle og fortælle alle hans venner. De er et lille nematode-havearbejdsfællesskab. ”
