Bakken er strødd med lik, slått død av en dødelig parasitt. Når kroppene fester seg med parasittenes voksende gyte, begynner de å stinke og gløde en lys elektrisk blå. Etter hvert sprengte de seg åpne for å avsløre neste generasjon mordere, som kryper fra rester for å finne sitt neste offer. Nei, dette er ikke den neste pandemifilmen: det er en hverdags scene drevet av et bakterieormpartnerskap. Nå prøver forskere å forstå denne dynamiske duoen bedre og gjøre dem om til et kommersielt produkt til fordel for bønder.
Relatert innhold
- Hollywood har ingenting på disse Halloween Life-skrekkprogrammene
- Jeg er offisielt forelsket i kakerlakker
- Parasittiske veps gjør edderkopper i zombievevere
Den beige, en halv millimeter lang nematodormen ser nesten ikke ut som en parasittisk trussel. Disse bittesmå crawlerne tilbringer mesteparten av tiden sin med å svømme gjennom jorda, og noen ganger stå på halene og pirke hodene sine gjennom overflaten. Men egentlig, de bare bommer på tiden sin. Så snart de opplever at et intetanende insekt er i ferd med å tråkke forbi, legger de bakhold. En nematode kan starte som en kanonkule ut av jorda, og projiserer seg selv opptil 10 centimeter for å infisere det uheldige byttet.
Etter å ha landet på et offer, vrir nematoden seg inn i insektets indre gjennom en hvilken som helst åpning det kan finne, eller hakker seg vei med å bruke en spesiell tann. Denne parasitten er så liten at offeret ikke føler noe. Men ormen bærer et livsfarlig våpen i tarmen, og venter bare på å bli oppstøtt : bakterien Photorhabdus luminescens . Giftstoffene denne bakterien produserer er så potente at 10 celler kan drepe et insekt på så lite som 24 timer. Bakteriene frigjør også kjemikalier som forhindrer at liket faller ned, slik at nematodene alltid har et ferskt måltid å snappe på. Tenk på det som det ultimate bed & breakfastet.
Nematodene spiser fyllet i omtrent to uker, eller til de har nådd vertskapende kapasitet. Så eksploderer de gjennom liket i jorden, i en live-action-versjon av scenen fra Tim Burton's Nightmare Before Christmas, når Oogie Boogie unravels i sømmene for å avsløre en krøllete koloni av feil. På vei ut av den brukte verten, laster hver nematode på nytt sitt livsfarlige bakteriearsenal ved å slukke opp noen få Photorhabdus- celler. Så er de tilbake på jakt etter å finne sitt neste offer.
Det nematodene og deres bakteriehjelpere ikke ønsker, er at et rovdyr snapper opp sitt elskede lik hjem før de har hatt en sjanse til å fullføre livssyklusen. Og ute i hagen din er det en hund-spis-hund-verden: Større avlyttinger, mindre avlyttinger med store lyster som maur, eller til og med fugler på utkikk etter et måltid er alle ivrige etter å slappe av et hjelpeløst insektkorps for næring. Det er der de bakterielle sidekickene spiller inn igjen.
Photorhabdus stopper ikke med å drepe insektverten slik at nematoden kan spise og gjøre babyer uhindret. De gjør også liket til et lokket opptog som kan fungere som en forsvarsstrategi. Først utskiller bakteriene kjemikalier som gjør insektkroppen teglrød, et vanlig insektvarsel som sier “Ikke spis meg! Jeg er grov! ”
For rovdyr som ikke er så visuelt kresne, avgir bakteriene også en forferdelig stank. Hvor forferdelig? "De lukter veldig vondt, " sier Rebecca Jones, foreleser i populasjonsgenetikk ved University of Liverpool som studerer denne nematode-bakterie-duoen. "Det lukter ikke som noe råtnende eller råtnet." I stedet, sier hun, lukter de som pyrazin, en organisk forbindelse som entomologer vet ringer insekt alarmklokker. Til de som ikke er bugeksperter, sier Jones: "Det er litt som mandler."
Som om ikke det var nok, som en siste berøring, biolumineserer bakteriene innenfra og får byttet deres til å lyse opp som en glødende blå papirlykt.
Dette voksmøllet inneholder tusenvis av nematoder, som brast ut med sine bakteriepartnere for å søke sine neste ofre. (Peggy Greb, USDA Agricultural Research Service) Men er ikke alt dette litt overdrevet? Jones mener det hele er en del av en samlet innsats for å være så bisarr uappetittelig som mulig, slik at nematodene kan holde seg trygge og bli opptatt inne. "Hypotesen vår er at de har en rekke forsvar for å beskytte parasittkolonien mot predasjon av en hel rekke forskjellige rovdyr, " sier Jones, som er første forfatter på en fersk studie publisert i tidsskriftet Animal Behaviour som søker å erte bortsett fra disse forsvarsstrategiene.
"Ved å kombinere to, tre, eller til og med fire signaler sammen, kanskje det skaper bedre beskyttelse for det parasittiske samfunnet, " sier hun.
For å løsrive puslespillet, hentet hun hjelp fra noen få fugleinfisker: ville store pupper, som er fra et område i Finland hvor Heterorhabditis nematode ikke vanligvis finnes. Dette var viktig, fordi fuglene ikke hadde forhåndsoppfattede forestillinger om hvordan disse insektene skulle se ut eller lukte, noe som gjorde dem til de ideelle testpersonene.
For sine eksperimenter presenterte Jones separat 30 flotte pupper med et utvalg av åtte larvevoksormer hun hadde smittet med nematoder. Eksperimentet hadde som mål å bestemme om farge, duft eller en kombinasjon av de to var den sterkeste avskrekkeren. I de bare luktforsøkene brukte hun uinfiserte, normale hvite voksormer i et fat, med stinkende, infiserte ormer skjult under. For bare å teste farge, la hun røde, infiserte ormer i en klar, lukt-ugjennomtrengelig beholder og telte hvor mange ganger fuglene prøvde å hakke dem.
"Det mest overraskende vi så var at det ikke var kombinasjonen av strategier som fungerte best, " sier Jones. Mens en rød advarselfarge og en forferdelig lukt begge fungerte uavhengig, var det ikke like effektivt å bruke dem sammen når det gjaldt å unngå døden med store pupper. Som det viser seg, var fuglene mest motvillige mot å spise vanlige gamle stinkende insekter. "Å ha duft av seg selv hadde en tendens til å overskygge selv farge- og duftforsøkene vi gjorde, " sier Jones.
Forskere antok at det luktende opptoget på bakteriene var "som et tegn uten ledighet på et motell og sa 'ikke spis meg, jeg er fryktelig', " sier Richard Ffrench-Constant, professor i molekylær naturhistorie ved University of Exeter som ikke var involvert i studien.
Disse resultatene viser et kraftig eksempel på symbiose i handling. Bakteriene kan ikke overleve på egen hånd i naturen; de trenger nematoden for å frakte dem fra et insekt til et annet. Motsatt trenger nematoden bakteriene for å drepe verten og forhindre at den blir spist. Ffrench-Constant ser på dette som enda et fascinerende eksempel fra det spirende feltet innen mikrobiomvitenskap. “Vi er på spissen av et stort isfjell” når det gjelder dette bakterielle partnerskapet, sier han. "Det er bare så mye med disse feilene vi ikke forstår."
Mens nematoder kan angripe over bakken, gjør de faktisk det meste av drapet deres under overflaten, og beveger seg i pakker under overflaten og sporer byttet deres med kjemiske signaler. Av den grunn, sier Ffrench-Constant, ville bakterienes forsvarsstrategier blitt demonstrert bedre ved bruk av maur i stedet for fugler. "Jeg kan ikke overbevise meg om at i hagen din når disse tingene dreper voksormene dine, vil det være pupper som kommer til å bli de viktigste rovdyrene, " sier han.
Andre mysterier florerer. For eksempel er de kjemiske forbindelsene som skilles ut av disse bakteriene i tusenvis, og forskere aner fortsatt ikke hva de brukes til. "Vel crikey, " sier Ffrench-Constant, "Hvis denne kjemikalien frastøter maur eller frastøter fugler, hva gjør da den andre 999?"
Selv om det fremdeles er mye å forstå, har bønder allerede benyttet seg av denne kraftige, reduserende duoen. Bønder kan kjøpe vann av nematoder for å spraye i feltene sine som et kjemisk plantevernmiddelalternativ, takket være forskere som finner ut effektive måter å masseprodusere disse feilene i laboratoriet. Nematodene har til og med blitt brukt for å redde Florida appelsiner fra bortgang ved de sultne mandiblene i sitrusrotvevlen.
Bønder og gartnere i hjemmet begynner endelig å innhente det plantene ser ut til å ha visst hele tiden. Selv om Jones ikke har tatt nematodene med seg hjem fra laboratoriet for noen fritidsundersøkelser - leiligheten hennes i Liverpool har ikke hage - forkynner hun fortsatt det parasittiske nematodevangeliet. Hun sier: ”Jeg har fortalt bestefaren min, og han har vært ute og kjøpt noen og fortalt alle vennene hans. De er et lite hagemiljø for nematode. ”
