Zombiler Gerçek: Böcek ve Rodentlerin Bedenini ve Beynini Ele Geçiren Parazitler Onları Ölümüne Yönlendiriyor

Zombiler popüler kültürde birçok biçim aldı. Michael Jackson’ın “Thriller” müzik videosunda cesetler mezarlarından çıkıp etkileyici bir uyumla dans ediyor. HBO yapımı “The Last of Us”ta bir mantar insanları enfekte ediyor, bedenlerine hükmedip enfeksiyonun yayılmasına yardımcı olan konanlara dönüştürüyor. Hatta “SpongeBob KarePantolon”da Plankton bile başka bir organizmanın kontrolünü ele almaya çalıştı.

Bu örnekler kurgusal, ancak hepsi aynı rahatsız edici fikri işliyor: Bir organizma başka birinin kontrolünü ele alabilir mi, hatta ölü olduktan sonra bile? Doğada cevap pek dramatik değil, ancak bazı parazitler ve mantarlar şaşırtıcı derecede buna yaklaşıyor.

Biomedikal mühendis ve sentetik biyolog olarak zamanımın çoğunu biyolojik sistemlerin sinyalleri nasıl algıladığı, bilgiyi nasıl işlediği ve davranışlarını nasıl değiştirdiği üzerine düşünerek geçiriyorum. İşte bir organizmanın başkasının kontrolunu ele alması fikri işte bu yüzden bana bu kadar büyüleyici geliyor.

Bazı parazitler ve mantarlar, paraziye fayda sağlayacak biçimde yaşayan bir konanın davranışını değiştirebilir. Ölüleri geri getirmezler. Bunun yerine hareketi, motivasyonu ve karar vermeyi kontrol eden biyolojik sistemlere müdahale ederler.

Zombi karıncalar ve mantarlar

Bir paraziyin konanın davranışını değiştirmesine dair en bilinen örnek, “zombi karıncak” mantarı olan Ophiocordyceps‘tir ve bu mantar “The Last of Us”a ilham kaynağı olmuştur.

Zombi karıncak mantarının yaşam döngüsü, mantar sporlarının bir karıncaya konmasıyla başlar. Sporlar karıncanın dış yüzeyine yapışır ve sonunda onu deleerek mantarın vücuda girmesini sağlar. İçeri girdikten sonra, mantar karıncanın canlı olduğu sürece büyür ve yayılır. En dramatik değişimler karıncanın davranışında ortaya çıkmadan önce enfeksiyon birkaç hafta içinde gelişebilir.

Sonunda, enfekte karıncalar yuvasını terk eder ve sürünerek ve bitkilere tırmanarak dolaşmaya başlar. Bu davranış, karıncayı normal yaşam alanından, mantar üremesi ve yayılması için uygun bir konuma taşır. Enfeksiyonun sonunda karıncalar bir yaprağa, ince bir dala veya başka bir bitki yüzeyine sıkıca ısırır ve araştırmacıların “ölüm tutması” olarak adlandırdığı bir biçimde oraya bağlı kalır. Karıncanın ölümünden sonra mantar, kalan dokuları tüketir ve karıncanın bedeninden bir sap çıkarır. Bu yapı, aşağıdaki diğer karıncalara dökülebilen ve döngüyü yeniden başlatan sporlar salar.

Bu karıncalar, bir Ophiocordyceps enfeksiyonunun karakteristik ölüm tutmasını ve baş sapını gösterir. Pontoppidan et al/PLoS One, CC BY-SA

Mantar karıncaya bunu nasıl yaptırıyor? Mantar hücrelerinin karıncanın beynine saldırdığını ve onu kontrol altına aldığını hayal edebilirsiniz. Şaşırtıcıdır ki, araştırmacılar karıncaları ölmeden önce incelerken, bedende ve kas liflerinin etrafında geniş ölçekte mantar büyümesi buldular, ancak beyinde değil. Mantar hücreleri karıncanın kaslarının etrafında ağlar oluşturabilir; bu da davranışı manipüle etme yeteneğinin, beyinin doğrudan kontrolünden çok, mantar ile birden fazla konak doku arasındaki iletişimle ilgili olabileceğini düşündürüyor.

Ölüm tutması, mantarın konak kaslarını nasıl manipüle edebileceğine dair çarpıcı bir örnek sunar. Enfekte karıncaların çene kasları mantar tarafından yoğun biçimde yerleşilmiş ve aşırı kasılma belirtileri gösteriyor. Ayrıca mantarın bu dokuların yakınında moleküller salıyor olması da mümkün görünüyor. Oysa motor nöronlar ve sinir ile kas arasındaki bağlantılar sağlam kalabiliyor. Birlikte bu bulgular, mantarın kasılmayı kontrol eden makineyi yok etmekten çok, onu değiştiriyor olması olabileceğini düşündürüyor.

Bilim insanları, karıncaların sürünme, tırmanma ve ısırma dizisinin tamamına neden uğradığını henüz tam olarak bilmiyor. Araştırmacılar, konaktaki kimyasal sinyalleştirmeyi etkileyebilecek proteinler, toksinler ve diğer bileşiklerle ilişkili mantar genlerini belirlemiş olsalar da, bu olası mekanizmaların çoğu henüz kanıtlanmadı.

Bu belirsizlik, sistemin bu kadar büyüleyici olmasını sağlayan unsurlardan biri. Mantar tek bir “zombi anahtarını” açıp kapamıyor gibi görünüyor. Bunun yerine, karıncanın mantarın yararına davranması için birden fazla biyolojik sistemi aynı anda değiştiriyor olabilir.

Bir zombi nasıl oluşturulur

Ophiocordyceps, bir konakçının davranışını değiştirebilen tek organizma değil.

Zümrüt mücevher vizesi, Ampulex compressa, çok farklı bir strateji kullanır: Bir hamamböceğinin sinir sistemine zehir enjekte eder. Hamamböcek felç olmaz, ancak kendi kendine hareket etme veya kaçma olasılığı çok daha azalır. Vise ardından onu bir kuyuya yönlendirebilir ve üzerine bir yumurta bırakabilir.

Araştırmacılar, zehirin sinir sisteminin hareketi başlatan kısımlarındaki faaliyeti azalttığını gösterdi. Başka bir deyişle, hamamböcek yürümeye devam edebilir, ancak bunu yapma dürtüsü değiştirilmiş olur.

Bu hamamböcek, zümrüt mücevher visesinden yürüme emirlerini alır. JMGM/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Saç solucanları, konakçılarını kendi sonlarına doğru yönlendirerek davranış manipülasyonunu bir adım öteye taşır. Bazı türler cırcır böceklerini veya mantisleri enfekte eder ve solucan böcek canlıyken içinde büyür. Solucan üremeye hazır olduğunda, enfekte konakçışık ışığa olağandışı derecede çekilir, bu da onu suyun parlayan yüzeyine doğru çekebilir. Konakçı suya girer, burada solucan bedeninden çıkar ve yaşam döngüsünün bir sonraki aşamasına başlar. Yüzemeyen konakçı için bu davranış ölümcül olabilir.

Araştırmacılar, parazitin bu değişikliği tam olarak nasıl yarattığını hala çözmeye çalışıyor, ancak çalışmalar parazitin manipüle ettiği sırada konakçının beynindeki proteinlerde değişiklikler bulunduğunu gösteriyor. Etkili biçimde, parazit konakçının duyusal ve davranışsal makinelerini, onu normalde gitmeyeceği bir yere yönlendirmek için ele geçirmiş gibi görünüyor.

Behavioral manipülasyon memelilerde de gerçekleşir. Toxoplasma gondii birçok sıcakkanlı hayata enfekte olabilir, ancak kedilerde ürer.

Bu sıçanlar genellikle kedi kokularından kaçınırken, parazitle enfekte olanlar bu doğal iğrençliklerinin bir kısmını kaybedebilir ve hatta kedi kokularına çekilebilir. Bu değişim, enfekte bir sıçanın bir kedi tarafından yenilme şansını artırarak parazitin yaşam döngüsünü tamamlamasına olanak tanıyabilir.

Mind kontrolden daha fazlası

Bu örnekler, “mind kontrolü” ifadesinin parazitlerin konaklarını nasıl manipüle ettiğini tanımlamada eksik bir betimleme olduğunu gösteriyor. Parazitler, konaklarının yaptığı her hareketi kontrol etmek zorunda değildir. Yalnızca tek bir temel davranışı değiştirmeleri yeterlidir: tırmanıp tırlanmayacakları, geri dönüp dönmeyecekleri, suya girip girmeyecekleri veya bir avcıdan kaçınıp kaçmayacakları.

Toxoplasma gondii, sıçanlar, kediler ve insanlar arasında döngüsel olarak yaşar. AJ Cann/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Tek bir “zombi anahtarı” yoktur. Davranış, vücut boyunca sinir sistemi, kaslar ve diğer dokular arasındaki iletişimden doğar. Farklı parazitler, bu sistemlerin her birine müdahale etmenin farklı yollarını geliştirmiştir.

Bu nedenle biyoloji, “Thriller” filmindeki dans eden ölüleri ya da “The Last of Us” oyunundaki enfekte insanları yaratamaz. Ancak bir zombi, normal davranışı başka bir organizma tarafından yönlendirilen yaşayan bir organizmaysa, doğa zaten bunlardan oldukça fazla üretmiştir.

Bu gerçek hayat zombilerini çalışmak, bilim insanlarına yalnızca parazitlerin konaklarını nasıl manipüle ettiğini değil, aynı zamanda normal davranışın ilk başta nasıl üretildiğini ve kontrol edildiğini de anlamaya yardımcı olabilir.

Yazar

1. Georgia Teknoloji Enstitüsü’nde Biyomedikal Mühendisliği Doçenti

Georgia Teknoloji Enstitüsü’nde Biyomedikal Mühendisliği Doçenti

Tutarsızlık beyanı

Tara Deans, Ulusal Sağlık Enstitüleri’nden (NIH) destek almaktadır.

Ortaklar

Georgia Teknoloji Enstitüsü, The Conversation US üyesi olarak destek sağlamaktadır.

Georgia Teknoloji Enstitüsü, The Conversation DE-EN üyesi olarak bu çalışmaya destek sağlamaktadır.