За порогом вражды

Снова о грибах и о том, где симбионты находят пристанище

Вскоре у самых разных насекомых — да и не только у них — были открыты и описаны сотни всевозможных симбионтов. Особая заслуга в этом отношении принадлежит западногерманскому зоологу Паулю Бухнеру и его коллегам.

Выяснилось, что без микроскопических квартирантов не могут обходиться клопы, вши, комары, мошки, клещи и даже некоторые пиявки — все те животные, которые питаются кровью. Лучше всех в этом убедила ученых африканская муха цеце.

То, что кровососы действительно нуждаются в определенных сожителях, можно косвенно подтвердить, сравнивая их с ближайшими сородичами, для которых кровь не постоянная пища. У многих таких сородичей сожителей нет. Все дело в том, что в крови животных и человека кровососам не хватает витаминов и еще некоторых веществ, необходимых им для роста. Вее это они и получают от своих симбионтов.

В симбионты выбираются чаще всего актиномицеты или дрожжи. Еще в начале нашего века немецкий протистолог Фриц Шаудин обнаружил в теле обыкновенного комара особые мешкообразные расширения пищевода, заполненные грибками. Допущены они сюда не спроста. Когда комар вонзает свой тонкий хоботок в кожу человека, он делает сильное дыхательное движение, повышает давление собственной крови и с силой впрыскивает в ранку небольшую порцию слюны, углекислого газа, выделенного грибками, и часть самих грибков. Углекислота препятствует свертыванию крови, а грибки, попавшие в ранку, благодаря особым ферментам увеличивают приток крови к хоботку комара и вызывают на коже сильное местное раздражение. Под действием выделяемых грибками веществ на месте укуса вскакивает зудящий волдырь. Роль грибков в этом деле Шаудин доказал вполне убедительно. Вводя в кожу тонкую иглу, смоченную эмульсией из комариных грибков, он получал искусственно точно такие же волдыри. Значит, грибки, обильно размножающиеся в пищеводе комара, несут вполне определенную функцию: они облегчают ему сосание крови.

А вот пример участия грибов во вредном для человека симбиозе другого типа. В природе широко распространен особый гриб, поражающий мякоть яблок плодовой гнилью. Теми же яблоками питается жук казарка. Вместе с мякотью жук поедает и споры гриба, которые, пройдя через его кишечник, остаются невредимыми. Для откладки яиц самка казарки выгрызает в здоровых плодах небольшие камеры, в каждую из которых помещает по одному яйцу. Проделав эту операцию, она замуровывает камеру экскрементами, в которых содержатся споры грибов. Так при откладке яиц казарка одновременно заражает яблоки плодовой гнилью.

Одна самка производит до 200 яиц. Дней через 5—10 из них выходят личинки, которые начинают питаться мякотью загнивающего плода и проделывают в нем свои ходы. Важно подчеркнуть, что в плодах, не пораженных грибом, личинки жить не могут. Таким образом, заражая плоды, казарка способствует расселению гриба. Оба симбионта — и гриб и насекомое — извлекают из своего сожительства взаимную выгоду. Человеку же приходится вести борьбу на два фронта.

Вспомним птичку медоуказчика, питающуюся пчелиным вос-ком. Сравнительно недавно было доказано, что воск разлагается в ее желудке обитающими там дрожжами и бактериями.

Проанализировав разнообразные случаи сожительства, Бухнер сделал важное обобщение: симбиоз особенно необходим тем насекомым, которые приспособились к какой-то одной определенной пище. По этому признаку он разделил всех шестиногих на четыре группы: питающихся соками растении, древесиной, кровью теплокровных животных и человека и пищевыми запасами человека.

У одних насекомых для симбионтов нет подходящего укромного места, и тем приходится жить прямо в кишечнике хозяев. У других от кишок отходят слепые выросты — аппендиксы, очень удобные для поселения симбионтов. Есть они у многих жуков, например майского, у личинок мух, мошек и сверчков. Как не воспользоваться этими тихими, спокойными «затонами» вблизи напряженно бурлящего тракта, по которому день и ночь течет пищевая лавина!

Сначала скрытая жизнь в таких «затонах» была изучена у птиц и зверей. Выяснилось, что аппендикс играет у них жизненно важную роль в питании. Если, например, удалить эти органы у петуха и посадить его исключительно на растительную пищу, то, сколько бы он ни ел отборного зерна, его скорая гибель неминуема. У глухарей, тетеревов и рябчиков аппендиксы ничуть не короче самого кишечника. Такие размеры слепых кишок связаны с тем, что в течение долгой зимы эти птицы кормятся только хвоей, почками, клюквой и брусникой: переваривать все это помогают симбионты.

Однако многие насекомые, у которых нет аппендиксов, «выделили» для своих постояльцев специальные клетки — мицетоциты и даже «сгруппировали» их в отдельные «микробные органы» — мицетомы. И те и другие у насекомых сильно увеличены. Мицетомы хорошо развиты у клопов, тлей, вшей, у мухи цеце, у цикад и цикадок, а также у клещей.

Если когда-то, в очень давние геологические времена, микробные клетки и органы возникли как форма защиты от инфекции, то с течением эволюции они закрепились наследственно и стали нормальной составной частью организма. Следовательно, все подобные образования насекомых — это свидетельства их давних и прочных дружественных связей с полезными микробами и простейшими.

Кливленд подметил весьма примечательный факт, подтверждающий такую точку зрения. Простейшие, «прописавшиеся» в таракане криптоцеркусе, обычно размножаются простым делением, однако во время линьки хозяина почему-то переходят к половому размножению. Так, у одного крупного жгутиконосца (трихонимфы) образование половых гамет начиналось за 4–5 дней до линьки таракана. Кливленд открыл, что половым размножением управляет гормон линьки — экдизон. Половой процесс у этого жгутиконосца можно было вызвать искусственно, вводя насекомому-хозяину чистый гормон. К сожалению, пока не удалось осуществить решающий эксперимент — воздействовать экдизоном прямо на трихонимфу. Она оказалась неспособной существовать вне тела своего хозяина.

Чтобы добраться до мест постоянной «прописки», а главное, чтобы успеть вовремя перейти в следующее поколение насекомых вместе с отложенными самкой яичками, микробы нередко предпринимают путешествие по всему телу хозяина. Основные этапы такого путешествия зачастую совпадают со стадиями его развития. Так, у личинок некоторых мух бактерии держатся в кишечнике. Когда же личинке наступает пора превратиться в куколку, они перебираются в ее слюнную железу. Наконец, как только молодая муха выберется из куколки на свет, бактерии пускаются в самый дальний путь, цель которого — добраться до нижнего придатка яйцеклада и быть готовыми к завоеванию будущих мушиных яичек.