기생 곰팡이는 자신의 이익을 위해 뇌를 장악할 수 있습니다. 상황은 더욱 악화됩니다.

파리는 여기저기서 윙윙거리며 하루를 보내다가 이상하게 행동하기 시작합니다. 움직임이 느려지고 배가 부풀어 오른다. 몸에서 하얀 솜털이 돋아납니다.

해질 무렵, 파리가 작은 식물이나 나뭇가지 꼭대기와 같은 높은 위치로 올라가(또는 “정상”) 입 부분을 확장하면서 갑자기 폭발적인 움직임이 발생합니다. 끈적끈적한 액체를 배출하여 횃대에 단단히 고정시킵니다. 그런 다음 날개를 펴고 죽습니다.

아래에서는 죽은 파리의 시체에서 뿜어져 나오는 흰 포자들이 쏟아져 내리는 것을 의심하지 않는 다른 파리들에게 맞고 있습니다. 그리고 사이클이 다시 시작됩니다.

이 파리를 둘러싸고 있는 흰색 물질은 균류입니다. 엔토모프토라(Entomophthora) 파리이는 “곤충 파괴자”로 번역됩니다. 이는 숙주에 전적으로 의존하는 의무적 병원체로서 파리를 감염시켜 자신의 의지를 수행하는 “좀비”로 만듭니다.

160여년 전에 발견된 버섯의 행동은 섬뜩하면서도 경이롭습니다. 과학자들은 오랫동안 궁금해 왔습니다. 곰팡이가 파리를 어떻게 통제하는가? 뇌? 하루 중 특정 시간에 그 일을 한다는 것을 어떻게 “알” 수 있습니까? 당신의 게놈 안에 있는 어떤 유전자가 당신이 마스터 조작자가 되는 데 도움이 됩니까?

오늘날, 이 신비한 마인드 컨트롤 뒤에 숨은 과학을 밝혀내기 위한 일련의 실험이 시작되었습니다.

치명적인 네크로필리아

코펜하겐 대학교의 진화생물학자인 Henrik H. De Fine Licht는 “좀비” 집파리를 연구하는 세계에서 몇 안 되는 사람 중 한 명입니다. 국내 파리. 처음에는 버섯에 끌렸지만 E. 파리 나는 의무 병원체를 연구하고 싶었기 때문에 “물론 행동 조작 측면과 그것이 어떻게 작동하는지에도 매료되었습니다”라고 그는 말합니다.

그런 디테일은 마치 공포영화의 소재와도 같다. 곰팡이가 파리를 감염시킨 후에는 주요 기관으로 직접 이동하지 않고 먼저 지방과 기타 영양분을 섭취하기 시작하여 점차적으로 파리를 굶주리게 하지만 살아있게 합니다. 물기에 중요하지 않은 기관이 부족할 때만 파리의 행동을 제어하기 시작하여 연속성을 보장합니다. 즉, 파리가 특정 높이를 찾고 거기에 갇히도록함으로써 포자의 넓은 분포를 보장합니다.

De Fine Licht는 곰팡이가 암컷 파리 시체를 건강한 수컷에게 매력적으로 만들어 파리를 조작하는 방법을 설명하는 보고서에 특히 흥미를 느꼈습니다. 수컷은 날아와서 감염된 시체와 짝짓기를 시도하며, 빠르게 스스로 감염됩니다. 이 치명적인 매력의 본질을 더 깊이 조사하기 위해 De Fine Licht와 그의 팀은 감염된 파리 시체와 감염되지 않은 파리 시체를 혼합하여 화학 물질을 추출 및 분석하고 시체 주변 공기를 분석했습니다. 그들은 2022년에 곰팡이가 휘발성 화학물질을 방출한다고 보고했습니다. 수컷을 끌어들이는 것.

그러나 휘발성 물질이 섹스나 영양을 약속하여 남성을 유혹하는지 여부는 완전히 명확하지 않다고 De Fine Licht는 말합니다. 작업 가설은 단순히 음식이라고 생각하기 때문에 매력을 느낄 수 있다는 것입니다. “그러나 그들이 아주 가까이 다가가면 시체에서 덜 휘발성인 화합물 냄새를 맡기 시작하고 그것이 성적인 행동을 촉발시킵니다.”

코펜하겐 대학교의 유기생물학자인 아네트 젠슨(Annette Jensen)은 다른 곤충들이 죽은 파리 냄새에 어떻게 반응하는지에 대해 흥미로운 점을 발견했습니다. 그녀와 그녀의 학생 중 한 명은 다른 곤충을 잡아먹는 곤충인 집게벌레가 다음에 감염된 포자 파리의 시체에 유인된다는 사실을 발견했습니다. E. 파리 감염되지 않은 시체나 다른 유형의 곰팡이에 감염된 시체보다 그것을 먹는 것을 선호합니다. 과학자들은 집게벌레를 두 종류의 시체 사이에 놓고 어느 쪽으로 이동할지 선택할 수 있는 실험을 수행한 후 결론에 도달했습니다.

“휘발성 물질에 뭔가가 있을 수 있습니다. 엔토모프토라(Entomophthora) 파리 그것은 또한 포식자를 유인합니다.”라고 곤충에 병원성을 갖는 곰팡이에 대한 개요를 공동 집필한 Jensen은 말합니다. 곤충학의 연례 검토. “아마 영양가가 매우 높을 거예요!”

초파리도 희생자 명단에 합류

좀비 파리에 대한 대부분의 연구는 집파리에 초점을 맞추었지만 하버드 분자 생물학자이자 좀비학자인 Carolyn Elya는 UC Berkeley에서 박사 과정을 밟고 있을 때 뒷마당에서 우연히 좀비화된 초파리를 발견한 후 초파리 연구에 관심을 두었습니다. 그는 실험을 위해 야생 초파리를 잡기 위해 썩은 과일을 미끼로 놓았고, 일부 죽은 초파리가 숨길 수 없는 자세로 날개를 치켜들고 복부에 흰색 털이 포자가 있는 것을 보고 놀랐습니다. 그는 신속하게 포자에서 DNA 일부의 서열을 분석하고 자신의 예감을 확인했습니다. 이 초파리는 다음과 같은 피해를 입었습니다. E. 파리.

Elya는 계속 감염되었습니다. 초파리 melanogaster전 세계 연구자들이 100년 이상 연구해온 잘 확립된 실험실 모델입니다. 이것으로 E. 파리-D. 멜라노가스터 그녀는 강력한 시스템을 기꺼이 활용하려고 합니다. 초파리 유전 도구 세트를 사용하고 파리 뇌를 연구하여 곰팡이가 어떻게 조작하는지 이해합니다.

2023년 보고서에서 Elya와 그의 동료들은 곰팡이가 파리의 “혈액”(혈액 림프)에 무언가를 분비할 수 있음을 보여주었습니다. 이는 파리의 뉴런을 조작하는 데 도움이 됩니다. 그가 감염된 파리의 혈액 림프를 감염되지 않은 파리에 주입했을 때, 감염되지 않은 파리는 마치 좀비화된 것처럼 행동하기 시작했습니다.

Elya는 또한 매일의 리듬을 추적하는 데 도움이 되는 파리의 일주기 뉴런이 시간에 민감한 높이 탐색 행동에 관여할 수 있음을 발견했습니다. 뇌의 특정 뉴런 세트를 억제하면 감염된 파리의 정상 활동이 억제됩니다.

Elya는 또한 버섯의 관점에서 이러한 마인드 컨트롤을 이해하기를 원하며, 이를 위해 그녀와 De Fine Licht 및 다른 사람들은 최근에 엄청난 양의 마인드 컨트롤을 시퀀싱했습니다. E. 파리 게놈. 과학자들은 초파리를 감염시키는 계통에 초점을 맞춰 초파리라고 불리는 것과 유사한 유전자를 발견했다고 보고했습니다. 화이트 칼라 1라는 금형에 청색광 센서를 만드는 방법에 대한 지침이 포함되어 있습니다. 뉴로스포라 크라사. ~ 안에 N. 크라스, 화이트 칼라 1 일주기 리듬에서 역할을 하기 때문에 과학자들은 이 유전자가 감염된 파리가 일몰 무렵에 꼭대기에 도달하고 죽는 정확한 타이밍을 구동하는 데 관여할 수 있다고 가정합니다.

과학자들은 또한 곰팡이가 파리의 조직과 영양분을 최대한 활용하는 데 도움이 될 수 있는 많은 유전자를 발견했습니다. 여기에는 혈림프의 주요 당인 트레할로스를 소화하는 트레할라제 효소를 코딩하는 특수 유전자가 포함되었습니다. 파리의 외골격에 있는 키틴을 분해하는 키티나제와 같은 단백질; 지방을 분해하는 리파아제도 있습니다.

“말이 되는군요, 그렇죠? 왜냐하면 이 곰팡이는 숙주를 먼저 죽인 다음 먹는 것이 아니라 숙주를 사용하는 방식이 매우 전문화되어 있기 때문입니다. 이는 많은 일반 병원체가 사용하는 전략이지만 곤충 내부에서 자랍니다. 엘리아는 말합니다. “숙주의 모든 마지막 조직을 구체적으로 표적으로 삼을 수 있는 것이 중요합니다.”

더 많은 단서를 찾기 위한 연구가 계속되고 있으며, 연구자들은 정적 게놈을 넘어 특정 유전자가 활성화될 때 생성되는 유전자의 RNA 사본을 연구하고 있습니다. 아직 동료 검토가 이루어지지 않은 연구 논문에서 네덜란드 Wageningen 대학의 박사후 연구원인 Sam Edwards, De Fine Licht와 동료들은 파리 발생 후 서로 다른 시점에 집파리 머리의 RNA를 분석한 결과를 보고했습니다. E. 파리 전염병. 파리 머리 내부에서 어떤 파리와 곰팡이 유전자가 활성화되어 있는지를 발견함으로써 그들은 곰팡이가 파리의 행동을 어떻게 조작하는지 엿볼 수 있기를 바랐습니다.

연구팀은 곰팡이 유전자와 유사한 곰팡이 유전자의 활동을 발견했습니다. 예를 들어 특정 좀비 바이러스에 존재합니다. 이러한 바이러스는 다음과 같습니다. E. 파리그들은 감염된 희생자(이 경우 애벌레)를 높은 곳으로 이동하도록 강요하고, 곰팡이에 대응하는 것보다 더 끔찍한 움직임으로 애벌레를 녹여 아래에 있는 바이러스 입자를 방출하게 합니다. 그 예를 들어 유전자는 바이러스로 인한 애벌레 정상 행동에 중요한 역할을 하기 때문에 연구자들은 이제 유전자가 바이러스에 의해 유발되는지 알고 싶어합니다. E. 파리 감염된 파리의 정상 회담을 유도하는 데 중요합니다.

더 나아가 Elya가 공동 집필한 De Fine Licht 사전 인쇄본과 최근 UC Berkeley 연구에서는 다음과 같은 사실이 발견되었습니다. E. 파리 혼자 운영하지 않을 수도 있습니다. 이 곰팡이는 집파리와 초파리에 기생하면서 바이러스에 감염된 것으로 보인다. 그러나 이 바이러스가 곰팡이가 파리를 통제하는 데 도움이 되는지 여부는 아직 밝혀지지 않았습니다.

Elya, De Fine Licht 및 다른 사람들은 여전히 ​​곰팡이 조작이 어떻게 시작되는지 알고 싶어합니다. 한 가지 가설은 E. 파리 이는 파리의 위에서 아래로 움직이는 행동과 관련된 뉴런을 활성화하는 화학 물질을 직접 방출합니다. 그러나 또 다른 가설은 곰팡이의 탐욕스러운 존재와 그에 따른 파리의 생리적 변화로 인해 파리 자체의 뉴런이 화학 물질을 방출하여 과정을 시작하게 한다는 것입니다.

De Fine Licht는 젊은 과학 애호가들의 관심을 끌기 위해 학교에서 좀비 파리 곰팡이 시스템을 가르치는 데 관심이 있습니다. 그와 Edwards는 최근 실험실에서 좀비화 곰팡이를 관찰하는 방법에 대한 지침을 발표했습니다. “나는 고등학교 교사와 다른 사람들이 원한다면 이것을 시도하도록 권장할 수 있습니다.”라고 De Fine Licht는 말합니다.

이것의 일부에는 들파리 시체를 수집하고 그로부터 곰팡이를 분리하는 것이 포함됩니다.

“또는 실험실에서 건강한 파리를 시체 옆에 놓아서 감염시킬 수도 있습니다”라고 De Fine Licht는 말합니다. “그게 제일 재미있겠죠? 작은 상자 안에서 좀비의 행동을 관찰하려고 합니다.”

이 기사는 원래 Annual Reviews의 독립 저널리즘 활동인 Conocible Magazine에 게재되었습니다. 뉴스레터를 구독하세요.