Mind control parasites. How do they do it?
Παράσιτα που ελέγχουν το μυαλό. Πώς το κάνουν;
Did you know there are parasites that can manipulate the behavior of their host organism? The hairworms is such an example. Hairworms are long thin, wormlike parasites. Their scientific name is Nematomorpha. They parasitize mostly on insects, like crickets for example. Crickets are living on the land but hairworms can reproduce only in water. Therefore, hairworms have to «drive» their host towards water bodies. Most times this results in the death of the host because crickets get drawn themselves. This means, essentially, that they are forced to commit suicide! We do not know exactly how the hairworms accomplish to induce this self-destructing behavior. What means do they use to alter the mind of their host? One plausible explanation would be that the parasites induce a feeling of thirst to their hosts. But this doesn't seem to be true in this case.
Το ξέρατε ότι υπάρχουν παράσιτα που μπορούν να τροποποιούν τη συμπεριφορά του οργανισμού ξενιστή τους προς όφελός τους; Ένα τέτοιο παράδειγμα αποτέλουν κάποια σκωληκόμορφα παράσιτα των οποίων το επιστημονικό όνομα είναι Νηματόμορφα. Παρασιτούν κυρίως σε έντομα, όπως σε γρύλους για παράδειγμα. Οι γρύλοι ζουν στην ξηρά, αλλά τα νηματόμορφα μπορούν να αναπαραχθούν μόνο μέσα στο νερό. Ως εκ τούτου τα νηματόμορφα πρέπει να «οδηγήσουν» τον ξενιστή τους προς υδάτινα σώματα. Τις περισσότερες φορές αυτό συνεπάγεται τον θάνατο του ξενιστή αφού οι γρύλοι καταλήγουν να πνίγονται. Ουσιαστικά, αυτό σημαίνει ότι οδηγήθηκαν στο να διαπράξουν αυτοκτονία! Δεν γνωρίζουμε πως ακριβώς τα νηματόμορφα κατορθώνουν να επάγουν αυτή την αυτοκαταστροφική συμπεριφορά. Τι μέσα χρησιμοποιούν για να τροποποιήσουν το μυαλό του ξενιστή τους; Μια πιθανή εξήγηση θα ήταν ότι τα παράσιτα επάγουν ένα αίσθημα δίψας στους ξενιστές τους. Αλλά αυτό δε φαίνεται να ισχύει σε αυτήν την περίπτωση.
.jpg)
A collaborative team of scientists -from Switzerland, France and Venezuela- studied the responses of crickets to light as a possible mechanism. They thought that water surfaces reflect light, especially moonlight during the night. Maybe that was the stimulus that infected crickets were forced to follow. They caught crickets from a forest in Southern France. The crickets were shipped from France to Switzerland by express delivery (48 h). To study their response to light the scientists used a locomotion compensator or servosphere. This is a machine that can track the motion of the crickets at a rate of 0.1 sec with an accuracy of 0.1 mm. The scientists evaluated the effect of reflected light on the orientation behavior of uninfected and infected crickets.
Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων -από την Ελβετία, τη Γαλλία και τη Βενεζουέλα- μελέτησε τις αντιδράσεις των γρύλων στο φως ως έναν πιθανό μηχανισμό. Σκέφτηκαν ότι οι επιφάνειες του νερού αντανακλούν το φως και ειδικότερα το σεληνόφως κατά τη διάρκεια της νύχτας. Οπότε, ίσως, αυτό να ήταν το ερέθισμα που οι προσβεβλημένοι γρύλοι εξαναγκάζονταν να ακολουθήσουν. Παγίδευσαν, λοιπόν, γρύλους από ένα δάσος στη νότια Γαλλία και τους μετέφεραν στην Ελβετία μέσα σε 48 ώρες μέσω ταχυμεταφοράς. Για να μελετήσουν τις αντιδράσεις των γρύλων στο φως, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν αντισταθμιστή κίνησης ή σερβοσφαίρα. Πρόκειται για ένα μηχάνημα που μπορεί να ανιχνεύει και να καταγράφει την κίνηση των γρύλων ανά 0.1 sec και με ακρίβεια 0.1 mm. Οι επιστήμονες μελέτησαν την επίδραση αντανακλώμενου φωτός στην συμπεριφορά προσανατολισμού προσβεβλημένων και μη γρύλων.
They found that the hairworms induced a clear phototactic behavior in their hosts. This means that the infected crickets tend to direct their walk to the light stimulus. This behavior was not observed from the uninfected crickets. The results also indicate that the hairworms induced crickets to walk longer and faster. They also tested blind individuals in order to verify that their results were only due to light. The blinds ones were not attracted to light. Well, we have to note that they weren't actually blind. The researchers just painted their eyes black.
Ανακάλυψαν ότι τα νηματόμορφα προκαλούσαν μια ξεκάθαρα φωτοτακτική συμπεριφορά στους ξενιστές τους. Δηλαδή, τα προσβεβλημένα άτομα έτειναν να κατευθύνουν το βάδισμά τους προς το φωτεινό ερέθισμα. Αυτή η συμπεριφορά δεν παρατηρήθηκε από τους μη προσβεβλημένους γρύλους. Τα αποτελέσματα έδειξαν επιπλέον ότι τα νηματόμορφα εξωθούσαν τους γρύλους να κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα και να διανύουν μακρύτερες απόστασεις. Η ερευνητική ομάδα έλεγξε ακόμη και τυφλά άτομα για να επιβεβαιώσει ότι τα αποτελέσματα οφείλονται μόνο στην επίδραση του φωτός. Τα τυφλά άτομα δεν έδειξαν να έλκονται προς τα φωτεινά ερεθίσματα. Βέβαια, πρέπει να σημειώσουμε ότι τα άτομα δεν ήταν ακριβώς τυφλά. Απλά, τα μάτια τους είχαν βαφτεί με μαύρο χρώμα.
Additionally, to exclude thirst as a stimulus, they deprived uninfected crickets from water for 2 days. These individuals didn't show an altered behaviour. This shows that normal crickets do not look for water surfaces using a light cue even after water deprivation. This finding counters the widespread notion that hairworms cause host thirstiness to induce the approach to water. However, maybe 2 days of deprivation are not enough to induce water stress in the crickets. Therefore, this experiment cannot really exclude a potential effect of thirstiness.
Επιπλέον, για να αποκλείσουν την δίψα ως ερέθισμα στέρησαν το νερό για 2 μέρες από μη προσβεβλημένους γρύλους. Αυτά τα άτομα δεν έδειξαν τροποποιημένη συμπεριφορά. Αυτό καταδεικνύει ότι οι φυσιολογικοί γρύλοι δεν αναζητούν επιφάνειες νερού χρησιμοποιώντας φωτεινά σήματα ούτε ύστερα από στέρηση νερού. Το εύρημα αυτό ακυρώνει την διαδεδομένη πεποίθηση ότι τα νηματόμορφα προκαλούν αίσθημα δίψας στον ξενιστή για να επάγουν της προσέγγιση με το νερό. Ίσως, όμως, δύο μέρες να μην είναι αρκετές για να προκληθεί αφυδατικό στρες στους γρύλους. Οπότε, αυτό το πείραμα δεν είναι αρκετό για να αποκλείσει τελείως μια ενδεχόμενη επίδραση της δίψας.
In addition, they also tested ex-infected crickets. They found that the effect of hairworm infection is in part temporary. Ex-infected crickets recover progressively to normal, or close to normal behavior. More specifically, they submerged infected crickets into water and thus the hairworms came out. Initially, these ex-infected crickets showed the same phototactic behavior after 3 hours of disinfection. But as time passed they showed intermediate behavior. After 35 hours the percentage showing phototaxis was quite small. But the crickets continued to walk faster and longer. This means that the alteration of behavior induced by the parasites is progressively reversible to some degree, but not completely.
Επιπροσθέτως, οι ερευνητές έλεγξαν και πρώην προσβεβλημένους γρύλους. Ανακάλυψαν ότι η επίδραση της προσβολής από νηματόμορφα είναι εν μέρει προσωρινή αφού τα πρώην νοσούντα άτομα επανήλθαν σταδιακά στη φυσιολογική, ή κοντά στη φυσιολογική, συμπεριφορά. Πιο συγκεκριμένα, βύθισαν προσβεβλημένους γρύλους στο νερό οπότε τα νηματόμορφα παράσιτα εξήλθαν από τα σώματα των ξενιστών τους. Αρχικά, τα πρώην προσβεβλημένα άτομα επέδειξαν την ίδια φωτοτακτική συμπεριφορά 3 ώρες ύστερα από την αποπαρασίτωσή τους. Αλλά, καθώς ο χρόνος περνούσε, άρχισαν να εμφανίζουν ενδιάμεσες συμπεριφορές. Ύστερα από 35 ώρες το ποσοστό που έδειχνε κάποιο φωτοτακτισμό ήταν πολύ μικρό. Πάντως, οι γρύλοι αυτοί διατήρησαν το χαρακτηριστικό να διανύουν μεγαλύτερές αποστάσεις και με μεγαλύτερη ταχύτητα. Αυτό δείχνει ότι η αλλοίωση της συμπεριφοράς που προκαλείται από τα παράσιτα είναι προοδευτικά αναστρέψιμη σε κάποιον βαθμό αλλά όχι πλήρως.
The results of this research indicate something clearly. The response to light plays some role to the behavior of the infected crickets. But more details have to be examined. For example, what is the importance of the type, the angle and the wavelength of the light? Additional factors except light might also play a role. What induces the faster and longer motion? Finally, the molecular mechanisms of this parasitic relationship seem to be quite complex. What chemical substances are secreted from the parasites? What molecules are responsible for all these phenomena? What cellular processes are involved? There is evidence that even the process of cell death in the central nervous system of the host is modified by the parasites.
Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας δείχνουν ξεκάθαρα κάτι. Η απάντηση στο φως παίζει κάποιο ρόλο στη συμπεριφορά των προσβεβλημένων γρύλων. Αλλά χρειάζεται να εξετασθούν περισσότερες λεπτομέρειες. Για παράδειγμα, ποιά είναι η σημασία του μήκου κύματος ή της γωνίας πρόπτωσης του φωτός; Επιπρόσθετοι παράγοντες εκτός του φωτός μπορεί επίσης να παίζουν ρόλο. Τι είναι αυτό που επάγει την μεγαλύτερη και γρηγορότερη μετακίνηση; Τέλος, οι μοριακοί μηχανισμοί αυτής της παρασιτικής σχέσης φαίνεται να είναι αρκετά σύνθετοι. Ποιές χημικές ουσίες εκκρίνονται από τα παράσιτα; Ποιά χημικά μόρια είναι υπεύθυνα για όλα αυτά τα φαινόμενα; Ποιές κυτταρικές διεργασίες εμπλέκονται; Υπάρχουν ενδείξεις ότι ακόμη και η διεργασία του κυτταρικού θανάτου στο κεντρικό νευρικό σύστημα του ξενιστή υφίσταται τροποποιήσεις από τα παράσιτα.
ReferenceΑναφορά
- Fleur Ponton, Fernando Otálora-Luna, Thierry Lefèvre, Patrick M. Guerin, Camille Lebarbenchon, David Duneau, David G. Biron, and Frédéric Thomas. Water-seeking behavior in worm-infected crickets and reversibility of parasitic manipulation Behavioral Ecology (2011) 22 (2): 392-400 first published online February 8, 2011 (beheco.oxfordjournals.org/content/22/2/392.full)