Dieren

Kijk hoe een parasitaire schimmel mieren in ‘zombies’ verandert

De ‘grande finale’ van de dodelijke parasiet eindigt wanneer zijn giftige sporen uit de kop van de dode mier ontspruiten.woensdag 24 april 2019

Door Jennifer Lu

In de natuurserie Hostile Planet komen de vijandigste gebieden ter wereld aan bod. Zes afleveringen vol adembenemende en nooit eerder vertoonde beelden uit het wild laten zien hoe dieren zich aan moeten passen aan een wereld die sneller verandert dan ooit tevoren. Kijk vanaf woensdag 24 april wekelijks om 21:00 naar de zenuwslopende serie op National Geographic.

Ze zijn onder ons: insecten die zijn ‘overgenomen’ door een parasitaire schimmel en in alles wat ze doen door deze indringer worden gecontroleerd.

De schimmel Ophiocordyceps unilateralis heeft slechts één doel: zichzelf voortplanten en verspreiden. Onderzoekers denken dat de schimmel, die in tropische wouden voorkomt, een foeragerende mier besmet door middel van sporen die aan het exoskelet van de mier blijven plakken en er dan in binnendringen. Daarna neemt de schimmel langzaam de controle over het gedrag van de mier over.

Terwijl de schimmelinfectie voortwoekert, wordt de behekste mier gedwongen om zijn nest te verlaten en op zoek te gaan naar een vochtiger microklimaat, dat beter is voor de groei van de schimmel. De mier wordt aangespoord om naar een hoger punt (zo’n 25 centimeter boven de bosgrond) te klimmen, zijn kaken in een bladnerf te zetten en dan op de dood te wachten.

Intussen doet de schimmel zich tegoed aan de ingewanden van zijn slachtoffer, totdat hij klaar is om een laatste kunststukje op te voeren. Een paar dagen nadat de mier is gestorven, ontspruit uit de kop van de gastheer een steelvormig vruchtlichaam. Zo vormt het verschrompelde lichaam van de mier de basis van waaruit de schimmel zijn sporen kan wegschieten en weer andere mieren kan besmetten.

“Het spreekt zeker tot de verbeelding van zowel wetenschappers als het bredere publiek,” zegt Charissa de Bekker, een professor aan de University of Central Florida die onderzoek doet naar wisselwerkingen tussen parasieten en gastheren waarbij gedrag wordt gemanipuleerd.

Net als in de fictieve zombiewereld is er ook hier een incubatietijd, waarin de besmette mieren volstrekt normaal ogen en onopgemerkt hun dagelijks werk in de kolonie uitvoeren. Dat is ongebruikelijk, want sociale insecten als mieren beschikken over ‘sociale immuniteit’: zieke leden van de kolonie worden uit het nest verstoten om te voorkomen dat de rest van de kolonie wordt aangestoken. “We denken dat de mieren eigenlijk geen methode hebben ontwikkeld om Ophiocordycepstegen te houden,” zegt De Bekker.

Hoewel de schimmelinfectie altijd dodelijk is, is het doel van de schimmel niet om alle mieren in wandelende doden te veranderen. Om het ecosysteem in evenwicht te houden hoeven de schimmels de populatie van hun gastheren alleen maar te controleren. In een bepaalde periode worden er dus maar een paar mieren in een kolonie besmet.

“Het lijkt bijna op chronische verkoudheid,” zegt De Bekker.

De grootste afwijking van het zombiescenario is misschien wel het feit dat Ophiocordyceps unilateralis de hersenen niet aantast.

Met behulp van een vorm van fluorescentiemicroscopie hebben onderzoekers van de Pennsylvania State University nu onderzocht hoe de schimmel zich door de mieren verspreidt, van het gaster (het achterste segment van het lijf) tot de kop. Daarbij vonden ze geen enkel teken van schimmelcellen in de hersenen. Dat gegeven combineerden ze met algoritmen van een computermodel, om de verspreiding van de besmetting door het lichaam van de mier te kunnen volgen. De wetenschappers zagen dat de schimmel een soort geraamte van buisvormige schimmeldraadjes in en rond de spierbundels van de mier vormde.

Uit het onderzoekt blijkt dus dat de schimmel de mier niet in het brein hersenspoelt, maar via bioactieve bestanddelen controleert. Deze stoffen werken op het centrale zenuwstelsel van de mier, zodat de schimmel zijn gastheer direct op spierniveau kan controleren, zegt De Bekker.

Om verschillende controlemechanismen onderling te vergelijken bestudeerden onderzoekers in Thailand en de VS een andere Ophiocordyceps-soort, die weer andere mierensoorten besmet. Tot nu toe zijn in totaal tweehonderd Ophiocordyceps-soorten uit tien insecten- en spinnenorden geïdentificeerd, hoewel niet alle soorten het gedrag van hun slachtoffers manipuleren.

Een van deze soorten, O. sinensis, besmet de rupsen van de hopwortelboorder en ontspruit als de hoorn van een eenhoorn uit de koppen van deze rupsen. In de traditionele Tibetaanse en Chinese heelkunst wordt het resterende omhulsel van de besmette rups en het steelvormige vruchtlichaam dat uit zijn kop steekt, beschouwd als een middel om de menselijke afweer te versterken, kanker te bestrijden en het libido te verhogen. Vreemd genoeg zijn er ook Ophiocordyceps-soorten die Japanse cicadensoorten besmetten, waarbij de schimmels mogelijk zelfs symbiotische bacteriën in de cicaden zelf verdringen; deze bacteriën helpen hun gastheren om voedingsstoffen uit plantensap te verwerken.

Net als het microbioom in het menselijke spijsverteringskanaal herbergen ook insecten een heel scala van schimmelsoorten, zegt Barrett Klein, entomoloog aan de University of Wisconsin in La Crosse. Maar omdat niet alle schimmels in het laboratorium kunnen worden opgekweekt, zijn nog maar weinig van deze soorten bestudeerd. Daardoor weet men van veel van de schimmels niet of ze het gedrag van hun gastheren beïnvloeden.

Een paar schimmels doen dat wel. Neem Entomophthora muscae, wat in het Grieks letterlijk ‘insectenverwoester van de vlieg’ betekent. Deze schimmel zet een besmette vlieg aan om naar een zekere hoogte te klimmen, zichzelf met zijn mondstuk op een blad vast te plakken en dan een ‘doodshouding’ aan te nemen, met het achterlijf naar boven gericht. Die houding is namelijk ideaal voor de verspreiding van sporen. (Bekijk hier hoe vliegen in ‘zombies’ veranderen.)

Dan is er nog Massospora cicadinadat zijn gastheer, een cicade, volpompt met hallucinogene stoffen en ervoor zorgt dat een deel van het achterlijf van de cicade valt, waarna het geamputeerde slachtoffer naar een vroegtijdig einde waggelt – dat alles opnieuw met het doel om sporen te verspreiden. (Lees meer over andere parasieten die gedrag manipuleren.)

“Het is een spannend onderzoeksgebied waarover we nog weinig weten. Daarbij kijken we in hoeverre parasieten hun gastheren kunnen controleren,” zegt Klein. “Als dieren zó gemakkelijk gemanipuleerd kunnen worden, wat zegt dat dan over ons?”

Kijk vanaf woensdag 24 april elke week om 21:00 naar Hostile Planet.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

LEES VERDER

Waarom kuikens van een klip springen en het (meestal) overleven

<em>Om roofdieren als vossen te vermijden broeden brandganzen op hoge klippen in het Noordpoolgebied. Bekijk hier hoe hun kuikens een duik vanaf extreme hoogte doorstaan en aan hun leven beginnen.</em>
Halloween

5 zombieparasieten die hun slachtoffers hersenspoelen

<em>Nee, het is geen Halloween-film - sommige parasieten nemen de hersenen van hun gastheren over om ze tot bizar gedrag aan te zetten.</em>
Lees meer