Cum un virus transformă omizile în zombi sortiți să urce la moarte

Din ce în ce mai sus, omida viermelui de bumbac urcă, trupul său minuscul urcând neîncetat frunză după frunză. Ajungând în vârful unei plante, aceasta va muri, facilitând răspândirea virusului care a condus insecta acolo.

Un virus din spatele acestei ascensiuni mortale manipulează genele asociate cu vederea omizilor. Drept urmare, insectele sunt mai atrase de lumina soarelui decât de obicei, au raportat cercetătorii online pe 8 martie în Ecologie moleculară.

Virusul implicat în această preluare a omizii este un tip de baculovirus. Este posibil ca acești virusuri să fi evoluat împreună cu gazdele lor de insecte timp de 200 de milioane până la 300 de milioane de ani, spune Xiaoxia Liu, entomolog la Universitatea China Agricolă din Beijing. Baculovirusurile pot infecta mai mult de 800 de specii de insecte, majoritatea omizi de molii și fluturi. Odată infectate, gazdele prezintă „boala vârfului copacului”, forțate să se cațere înainte de a muri și să-și lase cadavrele înalte, infectate, pentru a se ospăta cu groapari.

Trucul inteligent al acestor viruși este cunoscut de mai bine de un secol, spune Liu. Dar nu s-a înțeles cum transformă omizile în zombi condamnați să urce la propria lor moarte.

Cercetările anterioare au sugerat că omizile infectate prezintă o „fototaxie” mai mare, ceea ce înseamnă că sunt mai atrase de lumină decât insectele neinfectate. Liu și echipa ei au confirmat acest efect în laborator folosind omizi de molii de vierme de bumbac (Helicoverpa armigera) infectat cu un baculovirus numit HearNPV.

Cercetătorii au comparat pozițiile omizilor infectate și neinfectate în tuburile de sticlă care înconjoară o plasă de cățărare sub o lumină LED. Omizile neinfectate rătăceau în sus și în jos prin plasă, dar se întorceau la fund înainte de a se pupa. Acest comportament are sens, deoarece în sălbăticie, această specie se dezvoltă în adulți sub pământ. Dar gazdele infectate ar ajunge moarte în partea de sus a rețelei. Cu cât sursa de lumină era mai mare, cu atât gazdele infectate urcau mai sus.

Echipa sa mutat în plan orizontal pentru a confirma că gazdele au răspuns la lumină mai degrabă decât la gravitație, plasând omizi într-o cutie hexagonală cu unul dintre panourile laterale iluminat. Până în a doua zi după infectare, omizile gazdă s-au târât la lumină de aproximativ patru ori mai des decât cele neinfectate.

Când cercetătorii au îndepărtat chirurgical ochii omizilor infectați și au pus insectele în cutie, insectele orbite au fost atrase de lumină cu un sfert mai des decât gazdele infectate nealterate. Asta a sugerat că virusul folosea viziunea unei omidă împotriva sa.

Echipa a comparat apoi cât de active erau anumite gene în diferite părți ale corpului omizii la larvele infectate și neinfectate. Detectate mai ales în ochi, două gene pentru opsine, proteinele sensibile la lumină care sunt fundamentale pentru vedere, au fost mai active după o infecție cu virus, la fel și o altă genă asociată cu vederea numită TRPL. Acesta codifică un canal din membranele celulare implicat în conversia luminii în semnale electrice.

Când echipa a folosit instrumentul de editare genetică CRISPR/Cas9 pentru a opri genele opsin și TRPL la omizile infectate, numărul de gazde atrase de lumina din cutie a fost redus aproximativ la jumătate. Înălțimea lor la moarte pe plasă a fost, de asemenea, redusă.

Baculovirusurile par capabile să controleze arhitectura genetică a vederii omizii, exploatând o importanță străveche a luminii pentru insecte, spune Liu.

Lumina poate indica procese biologice cruciale la insecte, de la direcționarea timpului lor de dezvoltare până la stabilirea rutelor lor de migrație.

Acești viruși erau deja cunoscuți ca fiind maeștri manipulatori în alte moduri, modificând simțul mirosului gazdelor lor, modelele de napârlire și moartea programată a celulelor, spune Lorena Passarelli, virolog la Kansas State University din Manhattan, care nu a fost implicată în studiu. . Noua cercetare arată că virușii manipulează „un alt proces fiziologic gazdă: percepția vizuală”.

Mai sunt multe de învățat despre această deturnare vizuală, spune Passarelli. Nu se știe, de exemplu, care dintre genele virusului sunt responsabile pentru transformarea omizilor în zombi care urmăresc lumina soarelui.