Вольбахия – род паразитических грамотрицательных бактерий, принадлежащих семейству Anaplasmataceae. Согласно научным данным, ею заражено до 20% различных видов насекомых.
Иногда ее также именуют «повелительницей мух», поскольку именно мухи являются ее излюбленным объектом, или «микробом-манипулятором» из-за способности регулирования у своих хозяев процессов размножения и развития.
Наряду с насекомыми заражению паразитом подвержены и другие беспозвоночные: мокрицы, пауки, нематоды (круглые черви) и др.
Эта бактерия паразит впервые была обнаружена в 1924 году Хертигом и Вотльбахом при исследовании обыкновенного комара, а подробно описал ее в 1936 Хертиг, он же и дал вольбахии название как дань благодарности своему коллеге.
Однако что такое вольбахия, начали серьезно изучать позже и лишь после того, как обнаружилось ее удивительное воздействие на процессы развития и размножения насекомых.
Более того, ученые даже разошлись во мнениях, считать ее вредной или полезной. Это расхождение обусловлено различным воздействием бактерии-паразита на разных хозяев.
Так, например, в 90-х годах российскими биологами было установлено, что из-за воздействия вольбахии не выживают мужские зародыши в яйцах божьей коровки вида Adalia bipunctata, причем механизм различения бактерией пола зародышей и их последующей гибели до сих пор точно не выяснен.
Изучение данной бактерии представляет огромный интерес с точки зрения симбиоза, существующего между хозяином и паразитом, и более того – с точки зрения общих закономерностей эволюции.
Изучение позволило выделить три характерные для паразита формы клеток:
- в виде крупных палочек диаметром 1-1,8 мкм,
- в виде малых палочек длиной 0,5-1,3 мкм,
- в виде коккоидов – бактерий шаровидной формы размером 0,25-1 мкм.
Геном составляет лишь одна хромосома – кольцевая молекула ДНК, что характерно для всех бактерий.
Отдельные ее участки и представляют собой гены этого микроба. Однако это единственная хромосома способна оказывать судьбоносное воздействие на хозяев: заставляет их менять поведение и даже пол, а также в большинстве случаев губительно воздействует на самцов.
Вольбахия способна существовать только в клетках организма хозяина, то есть у нее внутриклеточный тип размножения.
Как ни странно, ее не удается культивировать на питательных средах, а вот клеточные линии насекомых для этого подходят.
Передача бактерии осуществляется «по наследству» от самки ее детям путем проникновения паразита в яйцеклетки зараженных самок.
Рассмотрим подробнее, как вольбахия воздействует на пораженные ею организмы и почему она считается уникальной бактерией.
Действие ее считается патогенным и выражается в следующем:
- самый частый эффект – развитие цитоплазматической несовместимости, вызывающей стремительную дегенерацию эмбрионов, которые оплодотворил инфицированный самец,
- при односторонней (зараженный самец + незараженная самка) после оплодотворения мужской хромосомный набор полностью или частично разрушается,
- при двусторонней, если в организме партнеров паразитируют различные штаммы вольбахии, то репродукция не происходит, если же штаммы одинаковые, то из яйца появится нормальная особь, правда, уже зараженная,
- дегенерация мужских эмбрионов (андроцид) у двукрылых, жесткокрылых и бабочек, в результате чего на свет появляются только самки,
- партогенетическое размножение («партеногенетический» в переводе с греческого означает «рожденный девой») вследствие удвоения хромосом и формирования в результате женского диплоидного, а не мужского гаплоидного эмбриона,
- феминизация самцов (преимущественно у мокриц и некоторых чешуекрылых), то есть превращение их в самок с помощью угнетающего воздействия на андрогенную железу и подавления действия андрогена, причем у этой «ложной самки» хромосомы остаются мужскими и потомство тоже получается «ложным».
У некоторых зараженных видов ос, вообще исчезает способность к обычному половому размножению, и, как показали опыты, даже после лечения тетрациклином она не восстанавливается.
Тем не менее, благодаря партогенетическому размножению данная популяция продолжает существовать, как некоторые другие, подвергшиеся аналогичному воздействию.
Не менее интересный результат продемонстрировали и другие опыты с пересадкой вольбахий самцам мокриц: у них формировался новый фенотип – интерсексов, имеющих выраженные признаки обоих полов.
Однако ученые отмечают и положительное воздействие этой удивительной бактерии на своих хозяев.
Их способность приспосабливаться к меняющимся условиям обитания неизбежно уменьшается, а с точки зрения эволюции это дает положительный результат: видовой состав быстрее обновляется.
Хотя вольхабия существует около ста миллионов лет, человек и другие млекопитающие остаются невосприимчивыми к ее воздействию.
Ученые объясняют это тем, что млекопитающих защищает более развитая, чем у беспозвоночных, иммунная система.
Однако другие бактерии – риккетсии, ее близкие родственницы, являются возбудителями таких заболеваний, как эпидемический сыпной тип, клещевой риккетсиоз, пятнистая лихорадка Скалистых гор.
Но если бактерия не обнаруживается у человека, это вовсе не значит, что она не может нанести ему вред.
При глистной инвазии, а конкретно при поражении человека нематодами из семейства Onchocercidae, которые называются филярии, вольбахия играет далеко не последнюю роль. При филяриатозах происходит поражение гельминтами внутренних органов, включая сердце, подкожной клетчатки, глаз.
Без вольбахии не мог бы протекать процесс жизнедеятельности филярии. Поэтому естественно предположить, что если бы удалось найти возможность уничтожать вредоносную бактерию, то и филяриоз было бы проще излечивать.
Паразит демонстрирует стойкую агрессивность по отношению к самцам вплоть до их полного уничтожения либо превращения в самок.
Как она воздействует на сперматозоиды зараженной мужской особи, лишая их способности к оплодотворению здоровой яйцеклетки и, в то же время, сохраняя способность оплодотворять зараженную?
Ведь сперматозоиды насекомых и других жертв бактерии настолько малы, что внутрь них она проникнуть никак не может.
Ученым еще предстоит найти ответ, а также ответы на многие другие вопросы, которые ставит перед ними эта уникальная и во многом загадочная бактерия.
Если бы ярые феминистки больше интересовались биологией, они, наверное, приветствовали бы деятельность вольбахии как поборницы матриархата. Вот только мозгов-то у нее нет, а значит, все, что она делает, заложено природой.