Вірус жовтої кучерявості листя томата пошкодив мозок комахам заради власної вигоди - вчені
Вірус жовтої кучерявості листя томата (TYLCV) викликає дегенерацію нейронів у свого переносника — тютюнової білокрилки. Комахи, чия нервова система пошкоджена вірусом, перестають уникати здорові рослини, в той час як білокрилки без вірусу воліють харчуватися вже інфікованими. Це сприяє максимальному поширенню TYLCV.
Наукова стаття опублікована в eLife.
Рослини, як правило, не можуть безпосередньо передавати один одному віруси, і тим доводиться користуватися переносниками. Найчастіше в їх ролі виступають комахи, які, поїдаючи різні частини рослини, поглинають і містяться там віруси. Щоб мимовільна допомога переносників була максимально ефективною, можна змінити їх поведінку: наприклад, змусити частіше їсти здорові (або, навпаки, заражені, в залежності від стадії інфікування) рослини.
Зазвичай така вибірковість досягається за рахунок опосередкованого впливу: віруси змінюють метаболізм рослин. Приклади, коли вірус рослин безпосередньо змінював поведінку комах, практично невідомі. Вірус смугастості рису і деякі інші взаємодіють з нюховими рецепторами комах, в результаті чого тварини змінюють переваги і починають харчуватися в основному здоровими рослинами. Це допомагає поширити інфекцію далі - на ті екземпляри, які ще від неї не постраждали.
Юйчен Сун (Yucheng Sun) і його колеги з декількох дослідницьких установ Китайської академії наук виявили ще один приклад безпосереднього впливу вірусів рослин на поведінку комах і з'ясували, що при цьому відбувається в нервовій системі інфікованих. Дослідники вивчили передачу вірусу жовтої кучерявості листя томата (tomato yellow leaf curl virus, TYLCV) між рослинами томата (Solanum lycopersicum, сорт Moneymaker) за допомогою тютюнової білокрилки (Bemisia tabaci).
Щоб зрозуміти, як змінюється поведінка білокрилок, їх випускали партіями по 30 штук в куб 40х40х40 сантиметрів, де на рівній відстані один від одного стояло два інфікованих вірусом екземпляри томата і два здорових. Через 10 хвилин рахували, скільки комах буде на кожній рослині. Тих, хто в цей момент опинявся на стінках куба, відзначали як не зробили вибір. Також експерименти з вибору рослин проводили з використанням розгалужених скляних трубок по типу Y-образного лабіринту: в одному рукаві пред'являли запах рослини, зараженого TYLCV, в іншому — здорового, і чекали 10 хвилин. Схоже робили і зі світлом: з одного рукава світили зеленим (колір здорових рослин), з іншого — жовтим (колір пошкоджених вірусом томатів).
Присутність вірусу в організмі тютюнових білокрилок виявляли після цих експериментів аналізом ДНК (TYLCV — це ДНК-містить вірус). Стан нервової системи, в першу чергу гангліїв в голові комах, визначали за допомогою флуоресцентної мікроскопії. До препаратів зрізів мозку (який, втім, не гомологічний мозку хребетних) додавали рідину з флуоресцентними антитілами до різних білків у складі нейронів.
З'ясувалося, що до зараження вірусом жовтої кучерявості листя білокрилки уникають здорові рослини томатів, а після годуються і на інфікованих, і на здорових екземплярах, навіть швидше вважаючи за краще останні. По всій видимості, у комах псується нюх. З розрізненням кольорів вийшло аналогічно: здорові білокрилки йшли на «хворий» жовтий, а заражені вірусом не виявляли йому явної переваги.
У нервовій системі білокрилок вірус жовтої кучерявості листя томата провокував сильнк імунну відповідь. Він призводив до того, що в нейронах підвищувалася вміст білків каспаз (1 і 3b), що характерно для процесів запрограмованої загибелі клітин. У мозку інфікованих комах спостерігали явні ознаки нейродегенерації. Придушення експресії генів каспаз сповільнювало її.
Виходить, що вірус з сімейства, всі члени якого заражають тільки рослини, безпосередньо впливає на нервову систему комах, погіршує їх нюх і зір і тим самим позбавляє можливості активно вибирати між здоровими і інфікованими рослинами-джерелами їжі. Це допомагає рознести TYLCV по максимальній кількості господарів. Більш глибоке розуміння того, які біохімічні процеси за цим стоять, дозволять стримувати поширення вірусу жовтої кучерявості листя томата і, ймовірно, інших вірусів рослин.
Також читайте: