Cordyceps militaris образует плодовые тела, которые вырастают из останков куколки гусеницы. Автор изображения:Чэншу Ван

Тёмные тучи нависли над горой в провинции Ганьсу, Китай, пока сборщик наклоняется над землёй, чтобы собрать крошечные оранжевые стебли, растущие из мёртвых хитиновых оболочек насекомых. Эти оранжевые стебли — кордицепс военный, гриб, который местные жители называют «травой для куколок». Его родственник, офиокордицепс китайский, издавна ценится в китайской медицине как средство для укрепления иммунитета, в том числе у выздоравливающих онкологических больных. Когда в 1980-х годах учёные научились массово производить C. militaris, он стал заменой, а позже был одобрен Китайской Народной Республикой в качестве нового продукта питания.

Но для сборщика урожая кукольная трава всегда была загадкой. Многие патогены ослабляют или убивают своих носителей вскоре после заражения. C. militaris, однако, заражает личинок, но позволяет им расти, линять и окукливаться — полными сил и невредимыми — прежде чем съесть их.

Эта задержка привлекла внимание Чэншу Вана, специалиста по генетике грибов, и его команды из Центра передового опыта в области молекулярной биологии растений при Китайской академии наук. «В чём была причина этой задержки? Мы хотели это выяснить», — сказал Ван, старший автор нового исследования, опубликованного в Current Biology.¹

Последующие эксперименты выявили нечто ещё более странное: заражённые личинки тутового шелкопряда объедались. Вместо того чтобы ослаблять своих хозяев, грибок заставлял их есть больше, в результате чего гусеницы превращались в упитанных куколок, которые становились более благоприятной средой для размножения. Это было первым явным доказательством того, что C. militaris манипулирует голодом своего хозяина ради собственного размножения.

Как грибок обманывает своего хозяина

Чтобы выяснить, что стоит за этим эффектом, исследователи сначала заразили тутовых шелкопрядов грибком и изучили изменения в их крови. Уровень сахара резко упал, в то время как уровень HemaP — пептида, отвечающего за питание, — неуклонно рос. То, что выглядело как зверский голод, на самом деле было ложным голодом: грибок заставлял хозяина думать, что он умирает от голода.

Изучив существующие данные о геноме, команда обнаружила, что виновником является трегалазоподобный ген CmTreH1, который есть у C. militaris. Этот фермент расщепляет трегалозу — основной сахар в крови насекомых — на глюкозу, истощая запасы организма-хозяина и вызывая всплеск HemaP, из-за которого гусеницы начинают объедать листья.

Как грибок мог перенять ген, похожий на ген насекомого? «Это очень хороший, но сложный вопрос», — признал Ван. По его словам, наиболее вероятный ответ — горизонтальный перенос генов, то есть заимствование ДНК у других видов. «Возможно, из-за длительного и тесного соседства C. militaris с гусеницами произошёл обмен фрагментами ДНК и их интеграция».

Когда исследователи отключили ген трегалазы в C. militaris с помощью целенаправленного удаления гена, чары рассеялись: заражённые шелкопряды перестали переедать, их куколки остались маленькими, а плодовые тела гриба уменьшились. Без упитанных хозяев паразиту было не из чего питаться, и это доказывает, что C. militaris сначала откармливает своих жертв, чтобы получить более крупные плодовые тела. Подавление с помощью CRISPR гена HemaP у тутового шелкопряда привело к тому, что они стали меньше есть, медленнее расти и дольше выживать после заражения.

Джейсон Слот, исследователь в области эволюционной геномики грибов из Университета штата Огайо, не принимавший участия в исследовании, считает такое поведение частью более широких эволюционных целей грибов. «Некоторые грибы вырабатывают соединения, которые сильно влияют на поведение: от псилоцибина в грибах до химических веществ в Massospora, которые повышают активность и частоту спаривания, — и всё это для лучшего распространения спор».

Аппетит как поле битвы

Инфекции у животных часто приводят к потере аппетита, что является защитной реакцией, позволяющей организму экономить энергию и морить голодом возбудителей болезни. В отношениях между C. militaris и его хозяевами это правило нарушается. То, что должно защищать гусеницу, вместо этого способствует распространению паразита.

Ученые, изучающие болезни человека, видят параллели. «Микробы повсеместно используют схожие стратегии, чтобы манипулировать своими хозяевами, — говорит Майкл Лоренц, микробиолог из Центра медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне, который не принимал участия в исследовании. — Молекулярные детали различаются, но изменения в метаболизме, иммунитете, развитии и поведении, вызванные патогенами, являются общими».

Лоренц отметил, что трегалоза влияет и на людей. «Когда 25 лет назад трегалозу стали использовать в качестве подсластителя, она способствовала появлению устойчивых, вирулентных штаммов Clostridium difficile. Возможно, гусеницы, устойчивые к грибку, могли бы подсказать нам способы борьбы с ним».

Урок, по его словам, заключается в том, что самые неожиданные повороты в биологии могут привести к открытиям в медицине. «В этом и заключается прелесть — и важность — фундаментальных исследований. Чудодейственный препарат Ozempic основан на соединении, полученном из яда ядозуба».

Вернувшись в Ганьсу, наш сборщик урожая направляется домой. Он и не подозревает, что в его поношенном мешке лежит существо, которое тысячелетиями оттачивало искусство манипулирования. Для него это всего лишь пропитание. Скоро стебли высушат и продадут, а с развитием науки, возможно, у них появится новое предназначение. Возможно, главный манипулятор наконец окажется во власти ещё более могущественного манипулятора — человека.

Ссылка:

1. Чжао П. и др. Грибковый патоген способствует питанию гусениц и набору ими веса с помощью трехалазы, похожей на трехалазу хозяина. Curr Biol. 2025;35(15):3601-3610.e3.