Как нам себя вести - решают бактерии?

Недавние исследования американских ученых показали, что связи животных с обитающими в них бактериями куда более тесные, чем принято считать. Микроорганизмы могут контролировать развитие и поведение своих хозяев. А в некоторых случаях — даже заставить их поменять пол. Не исключено также, что они могут влиять на настроение и способность к обучению.

Если вы думаете, что ваше поведение определяете исключительно вы сами, то вы ошибаетесь. Недавние исследования ученых доказали, что миллиарды бактерий, живущие в пищеварительном тракте млекопитающих, влияют на развитие мозга и поведение своего хозяина. Причем последний об этом совершенно не догадывается.

Американские биологи из Сан-Диего под руководством профессора Петтерсона выяснили это, проведя ряд опытов на мышах. Ими было замечено, что мыши, выращенные в стерильных условиях и лишенные своей обычной внутренней флоры, ведут себя более смело и меньше проявляют признаков беспокойства, которое эти грызуны часто испытывают. Ученые решили проверить, в чем тут дело и кто же регулирует поведение данных животных.

Биологи выращивали мышей в обычных и стерильных условиях. Затем обе группы животных прошли несколько поведенческих тестов. Оказалось, что стерильные мыши проявляли больше исследовательской активности и меньше признаков беспокойства, чем мыши из контрольной группы, желудки и ротовые полости которых были заселены множеством бактерий.

Читайте также: Путь к сердцу мужчины лежит через… кишечник

Затем ученые исследовали мозг стерильных животных и сравнили его с таковым у представителя контрольной группы. Между ними оказались два существенных отличия: в уровне ряда нейромедиаторов и в том, что была разница в экспрессии более 170 генов. Так, например, удалось установить, что у стерильных мышей гены, отвечающие за выработку нейромедиатора серотонина, более активны, чем у тех, кто все-таки содержит в себе бактериофлору.

Есть подозрение, что микроорганизмы оказывают влияние и на синтез других нейромедиаторов и гормонов. А поскольку на биохимическом уровне поведение животных определяют именно они, то получается, что оно зависит от того, какие бактерии обитают в животных и какова их активность.

Авторы исследований признаются, что совсем не ожидали обнаружить столь сильную зависимость грызунов от своих сожителей. Сам Петтерсон говорит об этих данных, как об "очень, очень интересных" свидетельствах сильного влияния внутренних микробов на своего хозяина. Однако ученый признает, что подобного эффекта, в общем-то, следовало ожидать. По его словам, "млекопитающие появились в истории жизни совсем недавно по сравнению со старожилами нашей планеты — бактериями. С самого начала нам приходилось приспосабливаться к этим вездесущим одноклеточным. А те, в свою очередь, научились использовать нас для собственной выгоды. Каким именно образом осуществляется наша связь, пока остается весьма любопытной загадкой".

В то же время другая группа американских биологов обнаружила, что симбиотические бактерии, живущие в уголках рта крыс, могут выделять вещества, наоборот, стимулирующие выработку серотонина. Так что, как видите, микроорганизмы влияют на своих хозяев по-разному. Скорее всего, это зависит от конкретного вида бактерий, а также от той среды, которая наблюдается в данный момент в организме хозяина.

Впрочем, иногда бактерии творят со своими хозяевами и более радикальные вещи. Например, меняют им пол. Подобное было открыто биологами из Гентского университета. Оказалось, что обитающие в пауках (и насекомых) паразитические микроорганизмы из рода вольбахия (Wolbachia) влияют на пол потомства хозяина. Ученые изучали пауков вида Oedothorax gibbosus и обнаружили, что инфицированные вольбахией самки производят на свет больше женских особей, нежели здоровые. Когда ученые вылечили будущих восьминогих мам антибиотиками, ситуация изменилась: соотношение полов стало таким же, как и в контрольной группе.

В итоге ученые сделали вывод, что именно вольбахия контролирует пол будущего потомства. Скорее всего, бактерия уничтожает самцов еще до рождения. По этой причине кладки, в которых доминируют самки, оказываются меньше остальных. Правда до сих пор не совсем понятно, каким именно образом бактерии это удается.

Есть предположение, что в данном случае это происходит из-за того, что данная бактерия может встраивать некоторые свои гены в геном половых клеток хозяина. В результате деятельности этих "вселенцев" у зародыша разрушается хромосома, ответственная за формирование самцов. Однако до сих пор выделить эти "белки-мужеубийцы" ученым не удалось.

Почему же вольбахия так поступает со своими хозяевами? Скорее всего, потому, что ей выгодно увеличение количества самок, так как из поколения в поколение эта бактерия передается через яйца. Однако, как это ни странно, хозяева тоже не остаются внакладе. Дело в том, что некоторым видам пауков, ведущих общественный образ жизни, необходимо лишь небольшое количество мужских особей для спаривания, из-за этого между рождающимися самцами существует высокая конкуренция. Бактерия же помогает самкам не родить особей, которые никогда не найдут партнершу для спаривания, обеспечивая тем самым своему хозяину эволюционное преимущество в масштабах его популяции.

Кроме того, вольбахия способна сделать самкой уже сформировавшегося самца. Этот процесс наблюдался у некоторых бабочек и мокриц. Биологи установили, что это происходит из-за того, что бактерии выделяют вещества, препятствующие росту андрогинной железы — центра выработки мужских гормонов. В результате насекомые и ракообразные еще перед выходом из яйца меняли свой пол.

Помимо этого у данной бактерии замечали и другую форму воздействия на хозяина: после искусственной пересадки вольбахий самцы-реципиенты приобретали фенотип интерсексов (то есть, оставаясь самцами, обзаводились некоторыми признаками самок), что связано с действием бактерий на уже развитую андрогинную железу. Поведение у них при этом также изменялось — данные интерсексы отвечали на знаки внимания нормальных самцов, а вот самок начисто игнорировали.

Читайте также: Как насекомые ищут себе пару

Так что, как видите, микроорганизмы способны очень сильно влиять на поведение тех, в ком они обитают. И кто знает, может быть, внезапно охватывающие нас приступы радости или печали — это тоже их происки?

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"