Kiedy nadchodzą pasożytnicze osy, niektóre gąsienice mają zaskakującego sojusznika: infekcję wirusową.
Owady zwane parazytoidami składają jaja wewnątrz młodych larw ćmy, zamieniając gąsienice w nieświadome, przeznaczone do śmierci inkubatory dla prawdopodobnie setek potomstwa os. To zła wiadomość dla wirusów próbujących wykorzystać gąsienice jako fabryki replikacji. W przypadku gąsienic infekcje wirusowe mogą być śmiertelne, ale ich szanse na przeżycie są prawdopodobnie wyższe, niż gdyby osy wybrały je jako żywy żłobek.
Teraz badania pokazują, w jaki sposób niektóre wirusy mogą pomóc gąsienicom w walce z parazytoidami. Grupa białek określanych jako czynnik zabijający parazytoidy lub PKF, które znajdują się w niektórych wirusach owadzich, jest niezwykle toksyczna dla młodych os parazytoidowych, donoszą naukowcy w czasopiśmie Science z 30 lipca.
Nowe odkrycie pokazuje, że wirusy i gąsienice mogą zjednoczyć się, aby odeprzeć wspólnego wroga osy, mówi współautor badań Madoka Nakai, wirusolog owadów z Tokijskiego Uniwersytetu Rolnictwa i Technologii. Osa parazytoidowa zabiłaby żywiciela, którego wirus potrzebuje do przeżycia, więc wirus walczy o swój dom. „To bardzo sprytne” — mówi Nakai.
Co więcej, niektóre gąsienice ćmy same wytwarzają białka zabijające osy, jak stwierdził zespół. Możliwe, że w odległej przeszłości kilka ciem przeżyło infekcję wirusową i „dostało prezenty” w postaci instrukcji genetycznych, jak wytwarzać białka, mówi współautor badania Salvador Herrero, patolog i genetyk owadów z Uniwersytetu w Walencji. w Hiszpanii. Owady te mogły następnie przekazać tę zdolność potomstwu. W tym przypadku „to, co cię nie zabije, czyni cię silniejszym” – mówi Herrero.
Wcześniejsze badania wykazały, że wirusy i owady, w tym ćmy, mogą wymieniać między sobą geny. Nowe odkrycie jest jednym z najnowszych przykładów tej działalności, mówi Michael Strand, entomolog z University of Georgia w Atenach, który nie był zaangażowany w prace.
„Relacje pasożyt-żywiciel są bardzo wyspecjalizowane”, mówi. „Czynniki takie jak PKF są prawdopodobnie ważne przy określaniu, które żywiciele mogą być wykorzystywane przez które pasożyty”. Ale nie jest jasne, czy gąsienice ukradły instrukcje genetyczne białek wirusom, czy też wirusy pierwotnie ukradły instrukcje od innego gospodarza, mówi Strand.
W latach 70. naukowcy odkryli, że gąsienice zakażone wirusem mogą zabijać larwy osy parazytoidów przy użyciu nieznanego białka wirusowego. W nowym badaniu Herrero i współpracownicy zidentyfikowali PKF jako białka zabijające osy. Zespół zainfekował gąsienice ćmy jednym z trzech wirusów owadzich, które niosą genetyczne plany wytwarzania białek. Następnie naukowcy albo pozwolili osom złożyć jaja w gąsienicach, albo wystawili larwy os na hemolimfę – owadzi odpowiednik krwi – z zakażonych gąsienic.
Zainfekowane wirusem gąsienice były słabymi żywicielami parazytoidów Cotesia kariyai; większość młodych os zginęła, zanim zdążyły wyjść z gąsienic na świat. Hemolimfa z zainfekowanych gąsienic była również skutecznym zabójcą larw os, zazwyczaj niszcząc ponad 90 procent potomstwa.
Larwy osy C. kariyai również nie przeżyły w gąsienicach, w tym w robaku buraczanym (Spodoptera exigua), które wytwarzają własne PKF. Kiedy naukowcy zablokowali geny białek w tych gąsienicach, osy żyły, co jest znakiem, że białka są kluczowe dla obrony gąsienic.
Niektóre osy parazytoidowe, w tym Meteorus pulchricornis, nie zostały dotknięte przez PKF z wirusów, a także z robaków buraczanych, co pozwoliło potomstwu osy rozwijać się w gąsienicach. To odkrycie sugeruje, że zdolność do zwalczania os jest specyficzna dla gatunku, mówi Elisabeth Herniou, wirusolog owadów z CNRS i Uniwersytetu w Tours we Francji, która nie była zaangażowana w prace. Ustalenie, dlaczego niektóre osy nie są podatne, może ujawnić szczegóły długoletniej bitwy ewolucyjnej między wszystkimi trzema typami organizmów.
Badanie podkreśla, że „pojedyncze geny mogą zakłócać wyniki tych interakcji” – mówi Herniou. „Jeden wirus może mieć ten gen, a drugi go nie ma” i to może zmienić to, co się dzieje, gdy zderzają się wirus, gąsienica i parazytoid.
