паразит который меняет пол краба
Саккулина: паразит, который подавляет волю, замутняет рассудок и превращает в зомби
Каких только паразитов не породила матушка-природа. Они живут буквально повсюду, большая их часть селится внутрь организмов, кто-то предпочитает существовать на поверхности кожи жертвы. А некоторые пошли еще дальше – они полностью захватывают тело особи, подчиняя его своей воле и потребностям. Именно такой способ паразитирования выбрала саккулина – морской усоногий рачок. Тело хозяина необходимо ей для реализации главной видовой задачи – продолжения рода.
Все начинается с малого. На свет из яйца появляется науплиус, который беззаботно рассекает водное пространство. Через некоторое время он обрастает двустворчатой раковиной и начинает активно искать того, в чьем теле ему предстоит продолжить дальнейшее существование.
Для этого паразиту идеально подходят десятиногие ракообразные, особенно крабы. Личинка прикрепляется к основанию клешни и полностью избавляется от панциря и ножек. От нее остается лишь тело с шипом на голове. Им-то она и пробуравит себе проход внутрь тела будущего хозяина.
На самом деле, этот процесс настолько тонкий, что под микроскопом саккулина выглядит просто набором крошечных клеток. Они первым делом оседают на пищеварительном тракте, где начинают активно делиться. Спустя некоторое время тело паразита обзаводится корневидными отростками, которые поражают каждый орган животного, даже зрительную систему.
Когда захватчик наберется сил, часть его тела в форме мешочка выйдет в нижней части брюшка краба. А затем в нем откроется небольшое отверстие, свидетельствующее о готовности к спариванию. Самец саккулины, заметив такую даму, сбрасывает внешнюю оболочку и заныривает в отверстие, где и останется сидеть до конца жизни, постоянно оплодотворяя яйца самки. Мало того, у женской особи может быть одновременно два канала, способных вместить в себя по кавалеру, что значительно увеличивает плодовитость.
Здесь и начинаются самые шокирующие метаморфозы с телом носителя. В первую очередь, краб полностью лишается возможности к регенерации. Все питательные вещества идут исключительно на поддержание жизни кладки, а не на отращивание потерянных конечностей. Кроме того, о еще не родившихся детках саккулины подневольная мамашка будет заботиться, как о собственных. Если же паразит попал в тело самца, то его поведение полностью поменяется и станет типично мамским.
Даже брюшко его станет по-женски широким. Когда наступает момент метания икры, животное забирается на камень, начинает раскачиваться и размахивать клешнями. Эти непонятные, на первый взгляд, действия он совершает с одной целью – создать движение воды вокруг паразита, чтобы все яйца вышли наружу.
Вот такая вот печальная история, как микроскопический организм за считанные дни превращает обычного краба в подневольного зомби, лишая его всех радостей жизни.
Паразит Саккулина. Часть жизни в виде корня
Вылупляясь из яйца, это существо имеет голову, рот, хвост, разделенное на сегменты тело и ноги — все, что положено иметь ракообразному. Но, вместо того чтобы вырасти в существо, которое само занималось бы поисками и добыванием пищи, саккулина находит краба, прикрепляется к нему и ввинчивается в панцирь.
Когда-то биологи считали саккулину гермафродитом, но на самом деле этот паразит бывает двух полов.
Личинка-самка первой поселяется в крабе.
У нее на ножках имеются органы чувств, способные почуять запах потенциального хозяина; ощутив его присутствие, личинка начинает метаться в воде и движется до тех пор, пока не окажется на панцире краба. Личинка ползет по одной из клешней краба, а тот подергивается в раздражении или в некой форме паники. Личинка добирается до сустава — места на клешне, где твердый экзоскелет гнется и где имеется мягкий промежуток.
Там она ищет волоски, растущие на клешне краба так, что каждый волосок закреплен в собственном отверстии. Она вонзает в одно из волосяных отверстий длинный пустотелый кинжал и впрыскивает через него капельку жидкости, состоящую из нескольких клеток.
Эта инъекция, занимающая всего несколько секунд, представляет собой вариант линьки — процесса, через который проходят в процессе роста все насекомые и ракообразные.
К примеру, сидящая на дереве цикада отделяет от своего тела тонкую оболочку, шкурку, и вылезает из нее наружу. Она выходит на свет с новым экзоскелетом, который сохраняет мягкость достаточно долго и успевает растянуться к тому времени, когда у насекомого происходит рывок в росте. Однако у женской личинки саккулины этот процесс проходит иначе: практически все ее тело становится пустой оболочкой и отбрасывается: то, что продолжает жить, похоже не столько на ракообразное, сколько на микроскопического слизня.
Саккулина представляет пример крайней морфологической дегенерации в связи с паразитизмом. У нее произошла редукция практически всех систем органов, и паразит представляет собой бесформенную разветвленную массу. Только индивидуальное развитие таких паразитов позволило отнести их к усоногим ракам.
Этот слизень (чье существование было открыто лишь в 1995 г.) ныряет в глубину крабьего тела.
Через некоторое время он устраивается на нижней части краба и начинает расти, образуя вздутие на панцире и пуская корни.
Биологи и сегодня называют эти образования корнями, хотя они совсем не похожи на органы, которые можно отыскать в земле под деревом. Их покрывают тонкие выросты, очень похожие на те, что выстилают наш собственный кишечник или поверхность ленточного червя.
В отличие от обычных ракообразных, это существо никогда не линяет. Зато корни отлично годятся для всасывания питательных веществ, растворенных в крови краба. Все это время краб остается в живых: вы не отличили бы его от здоровых крабов, бегающих по полосе прибоя и поедающих двустворчатых моллюсков и мидий. Его иммунная система не в состоянии бороться с саккулиной, и все же краб продолжает вести нормальную жизнь, даже в том случае, когда паразит заполняет все его тело, а корни проникают повсюду, даже оплетают глазные стебельки.
Верхний слой его постепенно скалывается, и со временем на верхушке открывается отверстие.
Саккулина проведет в таком состоянии всю оставшуюся жизнь, если только ее не обнаружит личинка мужского пола.
Эта личинка, попадая на краба, начинает бродить по его телу и бродит до тех пор, пока не наткнется на выступ. На верхушке выступа обнаруживается отверстие размером с булавочный укол. Оно слишком мало для личинки-самца, и тот поступает точно так же, как до этого поступила личинка-самка: сбрасывает в процессе линьки большую часть собственного тела, впрыскивая оставшуюся крохотную часть в это отверстие.
Мужской заряд — шипастая красновато-коричневая торпеда длиной в одну стотысячную долю дюйма — проскальзывает в пульсирующий канал, по которому попадает глубоко внутрь тела самки. По дороге самец сбрасывает свою шипастую шкурку и через десять часов прибывает на место — на самое дно канала. Там он сливается с самкой и начинает производить сперму.
Проходя далее по узкому каналу внутри самки на протяжении 10 часов, самец саккулины теряет остатки оставшегося после линьки экзоскелета и, прибыв на место, всю оставшуюся жизнь (и свою и партнёрши) будет заниматься производством спермы, постоянно оплодотворяя яйца. Почти каждая самка саккулины имеет два канала, где могут одновременно жить два самца.
Только теперь краб начинает меняться и превращается совсем в другое существо: теперь его единственное предназначение — служить паразиту.
Sacculina превращает краба в заботливую няню для себя. Он уже не в состоянии делать ничего, что могло бы помешать росту Sacculina. Он прекращает линять и расти — ведь это направило бы часть энергии, принадлежащей теперь исключительно паразиту, в другое русло. В обычном состоянии краб может спастись от хищника, откусив себе клешню и отрастив позже новую на ее месте.Краб — носитель саккулины может потерять клешню, но не сможет вырастить новую. Если остальные крабы спариваются и производят на свет новые поколения, то захваченный паразитом краб занят только одним — он ест. Он уже не способен размножаться. И во всех этих переменах виноват паразит.
В интересы паразита не входит быстрая гибель хозяина, ведь он представляет для нее «и стол, и дом». Удивительно, но жизнь зараженного краба обычно продолжительнее, чем у незараженного.
Выступ, который образует саккулина на панцире краба, располагается в точности там, где у здоровой самки находилась бы сумка с яйцами, и самка краба относится к выступу, как к собственному потомству.
Пока «личинки» растут, она содержит сумку в чистоте, а когда им наступает пора выходить, начинает выталкивать ритмичными сокращениями, посылая наружу целые тучи паразитов. Разбрызгивая их, она машет клешнями и старается помочь. Но так себя ведут не только самки. Крабы-самцы тоже подпадают под власть всесильного паразита.
Обычно у самцов маленькое брюшко, но у зараженных самцов брюшко вырастает не менее просторным, чем у самок, чтобы вместить сумку для яиц или нарост саккулины. Носитель-самец даже вести себя начинает, как самка: он ухаживает за «сумкой», пока растут личинки паразита, а затем создает клешнями волны, чтобы помочь им выйти на свет.
Саккулина: Отвратительный паразит крабов
Описание паразита
Этот паразит имеет желто-оранжевый оттенок и может достигать 26 мм в размерах. По мере старения цвет изменяется до черного. Если попытаться выделить гендерную принадлежность, то можно сказать, что саккулина является гермафродитом, т.е. имеет, как женские, так и мужские половые органы.
Тело взрослой особи имеет мешковидную форму. Рассматривать в строении практически нечего, так как паразит не имеет конечностей и внешнего расчленения. У него даже нет рта и кишечника. Таким образом, он не обладает какими-либо присущими другим живым существам жизненно важными органами, у нее отсутствует нервная система.
Этапы жизненного цикла
Развитие саккулины подчиняется определенным циклам:
После того, как паразит прикрепится своими присосками к зеленому крабу, он начинает проникать в его внутренние ткани, поглощая все питательные вещества, содержащиеся в них.
Процесс паразитирования заключается не только в том, чтобы поглощать питательные вещества в организме хозяина, но и в том, чтобы подчинить его поведение собственным интересам. Таким образом, зеленый краб превращается в некоего зомби.
Важно! Весьма интересен тот факт, что зараженные паразитом крабы живут гораздо дольше, нежели их здоровые собратья.
После того, как саккулина прикрепится к брюшку хозяина, начинается процесс развития паразита, апогеем которого можно назвать появление мешковидного новообразования, которое выходит из тела краба. Именно здесь происходит вынашивание яиц.
Паразитическое влияние
Что же происходит с зеленым крабом и как он ощущает вмешательство в его организм извне? Когда паразит достигает половозрелости, под его влиянием развивается процесс полной дегенерации хозяина. В результате, происходит изменение его поведения, а организм начинает работать несколько иначе.
В первую очередь хозяин перестает линять и размножаться. Наряду с этим, прекращается регенерация конечностей краба, то есть в случае потери клешни отрастить он уже не может. Объясняется это все тем, что той энергией, которая могла бы быть потрачена на перечисленные выше процессы, теперь питается паразит. Удивительно и то, что теперь зеленый краб начинает оберегать образовавшийся яйцевой мешок словно вынашивает собственные яйца.
У зеленых крабов-самцов, пораженных саккулиной, наблюдается процесс паразитарной кастрации, то есть они теряют репродуктивную функцию, начинают вести себя как самки и даже внешне напоминают их.
После того, как яйца саккулины созревают, краб забирается на возвышенность и начинает размахивать собственными клешнями, чтобы облегчить личинкам паразита процесс выхода из сумки наружу и тут же оказаться в морском течении. Цикл жизни паразитов начинается вновь — личиночная стадия развития.
Саккулина весьма интересна для наблюдения. Они полностью подчиняют тело хозяина и его нервную систему своему влиянию и потребностям. Так это существо выживает и размножается. Только благодаря зеленому крабу популяция саккулины будет продолжать расти. Крабу же, в свою очередь, попавшись в сети паразита, остается только подчиниться его воле и существовать только ради удовлетворения потребностей паразита.
Краб-самец превращается в самку из-за паразитического рака саккулина
Зомби из мира ракообразных.
Саккулина (Sacculina) — усоногий рак, который паразитирует в крабах. Попадая в их организм, паразит заставляет крабов вынашивать и заботиться о его детенышах, как о собственных. Причем, таким образом матерью паразитов может стать как самка, так и самец.
Как только микроскопическая саккулина-самка чувствует приближение краба (для этого у неё на ногах есть особые органы, улавливающие его запах), она начинает метаться в воде, пока не попадет на свою жертву. Оказавшись на крабе, она перебирается на сустав на его клешне и через него проникает в тело.
Причем, делает это очень любопытным способом: саккулина вонзает в сустав краба пустотелый шип, через который в организм животного переносится лишь несколько клеток паразита, а оставшаяся его часть погибает.
Та часть саккулины, что попала в краба, вскоре перемещается в нижнюю часть его тела и начинает расти, превращаясь в большое вздутие с выростами (корнями) на панцире. Эти корни высасывают питательные вещества из крови краба и нередко заполняют все тело жертвы. Однако несмотря на это, краб продолжает вести нормальную жизнедеятельность.
Через некоторое время вздутие превращается в плотный нарост с крохотным отверстием, которое необходимо для того, чтобы самец саккулины проник в него. Он делает это таким же образом, каким самка проникала в краба. И вот, забравшись в самую глубь тела самки саккулины, самец начинает производить сперму, которой оплодотворяет её яйца. А иногда в самке оказывается сразу два самца, попеременно оплодотворяющие её яйца.
С этого момента краб начинает меняться, ведь всю свою энергию он будет тратить на поддержание жизни паразитов. Так, зараженный краб теряет способность размножаться, прекращает линять и расти. Теперь, если краб потеряет клешню, он уже не сможет отрастить новую, как это делают здоровые особи. Отныне все свои силы он станет тратить только на то, чтобы есть и заботиться о потомстве паразитов.
Тем же самым заняты зараженные крабы. Только заботятся они не о сумке, а о наросте, в котором развиваются личинки паразита. Причем, так поступают и самки, и самцы крабов. Если у здорового самца-краба маленькое брюхо, то у самца-носителя саккулины оно становится почти таким же большим, как у самки.
Когда личинки паразитов готовы выйти наружу, краб ищет высокий камень, забравшись на который начинает раскачиваться в разные стороны и размахивать клешнями. Так, создавая своими ритмичными движениями дополнительные течения, он помогает потомству саккулины наконец покинуть его тело.
Саккулина, крабий паразит
На этом фото, сделанном в Адриатическом море в окрестностях хорватской Пулы, запечатлен мраморный краб (Pachygrapsus marmoratus). Но нас интересует не сам краб, а желтоватый мешок на его брюшке. Сложно поверить, но это тоже ракообразное — паразитический корнеголовый рак саккулина Sacculina carcini (sacculus по-латыни означает «мешочек»). Этот удивительный организм во взрослом состоянии утрачивает любые черты сходства с ракообразными и полностью меняет жизнь своего хозяина.
Cаккулина на фото — это взрослая самка. Ее тело состоит из двух частей, однако видна только одна из них — так называемая экстерна — мускульный мешок, внутри которого находится крупный яичник и выводковая камера, в которой происходит развитие оплодотворенных яиц и затем личинок. На передней части мешка в центре заметно небольшое отверстие — через него в тело самки проникнет самец, чтобы оплодотворить созревшие яйца (об этом позже).
Слева — вскрытая экстерна Sacculina inflata, внутри которой находится масса неоплодотворенных яиц. Справа — отверстие на экстерне Sacculina inflata, через которое сможет проникнуть самец, чтобы оплодотворить яйца. Фото с сайта aphotomarine.com
Остальная часть тела саккулины — интерна — находится внутри тела краба-хозяина и представляет собой сильно разветвленную систему длинных корнеобразных отростков. Эти «корни» пронизывают всю брюшную полость краба и плотно опутывают его кишечник и гепатопанкреас (см. Hepatopancreas; орган пищеварительной системы, объединяющий функции печени и поджелудочной железы), активно поглощая оттуда питательные вещества. Собственная пищеварительная система саккулине не нужна — всё необходимое она получает от своего хозяина.
Экстерна саккулины Sacculina inflata, паразитирующей на большом сухопутном крабе (Cancer pagurus). Краб придерживает мешок своим брюшком. Судя по узости брюшка, перед нами самец (у самок этого вида брюшко широкое), причем самец молодой, поскольку брюшко еще не успело разрастись под влиянием паразита. Фото с сайта aphotomarine.com
Как же саккулина попадает в краба? Личинка будущей самки, будучи маленькой (около 70 мкм) и ведомой течениями, в конце концов находит краба и оседает на его панцире. В это время на поверхности ее тела формируется гигантский полый кутикулярный шип. Личинка вонзает шип в отверстие, из которого растет волосок на мягком сочленении щитков панциря конечности краба. Через полый шип саккулина быстро, за 10–20 секунд, впрыскивает в организм краба небольшое количество недифференцированных клеток — это своего рода линька, во время которой не только сбрасывается старый панцирь, но и отмирает вся остальная часть тела саккулины, не проникшая внутрь будущего хозяина. Каким-то, точно не известным до сих пор, образом масса недифференцированных клеток попадает затем из конечности в тело краба. Самая ранняя из стадий развития саккулины внутри краба была обнаружена через четыре недели после проникновения между пищеварительным трактом краба и его грудными ганглиями. Паразит к этому моменту достиг 200 мкм в диаметре, имел множество коротких отростков на теле и продолжал двигаться в организме хозяина вдоль кишечника по направлению к заднему концу тела. Достигнув места в брюшной полости, напротив которого у самки краба расположены брюшные ножки, паразит останавливается, частично проникает наружу через сочленение между щитками и формирует тело взрослой самки, которое вы видите на главном фото.
Краб обречен на долгую и, возможно, не самую счастливую жизнь с паразитом: саккулина не убивает своего хозяина, но меняет его поведение и некоторые черты морфологии. Если у обычного здорового краба мы всегда можем определить пол по ширине его брюшка (у самки оно намного шире, ведь там, на брюшных ножках, она носит свои оплодотворенные яйца), то по фотографии инфицированного краба мы не можем установить его пол. Дело в том, что если саккулина внедряется в хозяина, а не в хозяйку, то его брюшко становится широким, как у самки, — идеальные условия для комфортного размещения экстерны паразита. Более того, паразит кастрирует своего краба-хозяина (или хозяйку), при этом, однако, практически не разрушая ткани репродуктивных органов. У инфицированной самки краба яичники деградируют, потомство у нее не появляется, а место ее собственных яиц занимает гигантская экстерна паразита. Интересно, что в некоторой степени кастрация обратима: если у самки краба удалить саккулину, то самка со временем сможет восстановить функционирующие яичники. А вот у самца, павшего жертвой саккулины, после удаления паразита семенники не восстанавливаются.
Вся жизнь краба-хозяина подчинена интересам саккулины: он перестает расти и полностью утрачивает способность к регенерации: если зараженный саккулиной краб потеряет конечность, он не сможет ее восстановить, в отличие от своих здоровых собратьев. Но саккулине не только достается львиная доля питательных веществ — она получает исключительное право на размножение. Здоровые самки краба вынашивают свои оплодотворенные яйца с развивающимися личинками на брюшных ножках, но у инфицированного краба их место занимает экстерна паразита. Лишенный возможности размножаться, краб-хозяин направляет все свои силы на заботу о паразите и его будущем потомстве: заботится об экстерне как о собственных яйцах, тщательно и аккуратно очищает ее клешнями от прилипшего мусора. Интересно, что самцы краба заботятся о паразите и его будущем потомстве с не меньшим пылом, чем самки.
Когда яйца саккулины созревают, на ее экстерне «приоткрывается» отверстие, через которое в воду, как предполагают, начинают поступать вещества, привлекающие личинок самцов. Личинка будущего самца несколько крупнее личинки самки (около 250 мкм), но действует таким же образом: садится на экстерну и впрыскивает через отверстие недифференцированные клетки, при этом остальная часть тела личинки отмирает и остается вместе с панцирем снаружи. Недифференцированные клетки самца по протокам, выстланным кутикулой, попадают внутрь экстерны самки — в специальные камеры-приемники, где и начинается сперматогенез. Сперма оплодотворяет яйца, которые продолжат развитие в выводковой камере внутри экстерны под надежной защитой хозяина-краба.
Sacculina carcini на крабе Carcinus maenas: видно, как хозяин заботится об экстерне саккулины, очищая ее от налипшего мусора с помощью клешней
Инфицированные крабы менее охотно, чем здоровые, закапываются в песок, что уменьшает возможность повреждения экстерны паразита. Крабы-самцы под влиянием саккулины становятся менее агрессивными, что, вероятно, позволяет им избегать столкновений с другими самцами и увеличивает продолжительность жизни как самих крабов, так и их паразитов: за время жизни хозяина паразит успевает размножиться несколько раз. Когда придет время личинкам саккулины покинуть выводковую камеру, краб-хозяин заберется на самый высокий камень на дне и начнет ритмично раскачиваться, размахивая при этом клешнями и создавая вихревые потоки в воде. Покинувшие хозяина личинки не питаются, ведут планктонный образ жизни и распространяются морскими течениями, а затем отыскивают подходящего хозяина и внедряются в него.
Sacculina carcini на крабе-хозяине (предположительно Xantho pilipes)
Изменение поведения хозяина под влиянием паразита — широко распространенное явление в животном мире (см. статью Как паразиты манипулируют своими хозяевами). Но каким образом саккулина так сильно меняет поведение краба? Окончательного ответа на этот вопрос до сих пор нет. Однако есть некоторые открытия, которые, возможно, могут помочь ученым нащупать путь к разгадке. Дело в том, что саккулина «пускает корни» не только в пищеварительную систему хозяина!
В конце 70-х годов XX века было отмечено, что корнеобразные отростки интерны S. carcini пронизывают в том числе оболочку нервных ганглиев хозяина и формируют там U-образные структуры. Исследователи предположили, что «корни» саккулины могут оказывать влияние на нервные ткани хозяина. В 2020 году российские ученые обнаружили, что самые тонкие «корни» Sacculina pilosella проникают в грудные нервные ганглии водорослевого краба Pugettia quadridens, а также в его нервы и нервные пути, соединяющие между собой ганглии. Отростки пронизывают оболочку ганглиев и образуют на их периферии так называемые бокаловидные органы (goblet-shaped organs) — расширения с воронкой на конце корнеобразного отростка. При формировании бокаловидных органов внутрь их воронок попадают нервные ткани хозяина (например, аксоны нервных клеток). Нервные клетки и их отростки, которые находятся внутри воронок, меняют свою морфологию, что, как предполагают ученые, может быть признаком их дегенерации и смерти при таком непосредственном контакте с паразитом. Особенности ультраструктуры клеток внутреннего слоя воронки бокаловидных органов (повышенное количество митохондрий и хорошо развитый эндоплазматический ретикулум) показывают, что в этих клетках идет усиленный внутриклеточный синтез и интенсивный транспорт каких-то химических соединений. Ученые предполагают, что эти клетки могут усиленно синтезировать какие-то нейромедиаторы и выделять их внутрь воронки бокаловидных органов, где они могут попадать в нервные ткани хозяина. Возможно, именно бокаловидные органы отростков саккулины могут играть важную роль в ее влиянии на поведение хозяина.
A — грудной ганглий (1) водорослевого краба Pugettia quadridens, оплетенный корнеобразными отростками (2) Sacculina pilosella. B — срез грудного ганглия водорослевого краба. Видны бокаловидные органы и тонкие корнеобразные отростки саккулины в нервной ткани краба-хозяина: 3 — оболочка нервного ганглия краба; 4 — бокаловидный орган; 5 — нейропиль краба-хозяина (нервная ткань, состоящая из отростков нервных клеток); 6 — тонкие корнеобразные отростки саккулины в нейропиле краба; 7 — внутренний слой клеток воронки бокаловидного органа. Фото из статьи A. D. Lianguzova et al., 2021. Specialised rootlets of Sacculina pilosella (Rhizocephala: Sacculinidae) used for interactions with its host’s nervous system
Надо заметить, что саккулина — не единственный корнеголовый паразитический рак, у которого предполагают механизм управления поведения хозяина с помощью бокаловидных органов на концах отростков интерны. Аналогичные морфологические структуры были найдены и описаны у Peltogaster paguri и Peltogasterella gracilis из семейства Peltogastridae, паразитирующих на раках-отшельниках.