درباره انگل‌هایی که ذهن را کنترل می‌کنند | کارل زیمر

یک جاندار تک‌سلولی ساده و بی‌ادعا به نام Toxoplasma gondii یکی از موفق‌ترین انگل‌های روی زمین است که برآورد می‌شود ۱۱ درصد از آمریکایی‌ها و شاید نیمی از تمام انسان‌های جهان را آلوده کرده باشد. این انگل در بسیاری از گونه‌های دیگر پستانداران و همچنین پرندگان به همین اندازه شایع است. در یک پژوهش که به تازگی در اوهایو انجام شده، دانشمندان این انگل را در سه‌چهارم گوزن‌های دم‌سفیدی که بررسی کرده‌اند یافته‌اند. یکی از دلایل موفقیت توکسوپلاسما توانایی آن در دستکاری میزبان خود است. این انگل می‌تواند بر رفتار آنها تاثیر بگذارد، طوری که میزبان‌ها خودشان را در خطر مرگ قرار دهند. دانشمندان نخستین بار این کنترل ذهن عجیب را در دهه ۱۹۹۰ کشف کردند، اما نمی‌توانستند بفهمند که چگونه این کار را انجام می‌دهند. اکنون یک پژوهش جدید نشان می‌دهد که توکسوپلاسما می‌تواند ژن‌های میزبانش را روشن و خاموش کند – و این امکان وجود دارد که انگل‌های دیگر نیز از همین استراتژی استفاده کنند. 

توکسوپلاسما رفتار میزبان‌هایش را دستکاری می‌کند تا چرخه زندگی‌اش را تکمیل کند. اگرچه می‌تواند هر پستاندار یا پرنده‌ای را آلوده کند، اما تنها درون بدن گربه می‌تواند تولیدمثل کند. این انگل کیست‌هایی تولید می‌کند که از لوله گوارش گربه عبور کرده و همراه با مدفوع از بدنش خارج می‌شوند؛ این کیست‌ها هنگامی که وارد خاک می‌شوند می‌توانند میزبان‌های جدید را آلوده کنند. سپس وقتی این جانوران طعمه گربه می‌شوند، توکسوپلاسما به جایی که می‌خواهد بازمی‌گردد. اما میزبانی همچون موش طوری تکامل یافته که تا حد ممکن از گربه دوری کند، و به محض آنکه بوی گربه به مشامش می‌رسد اقدام به فرار می‌کند. اما آزمایش‌هایی که روی رت‌ها و موش‌ها انجام شده نشان داده‌اند که توکسوپلاسما واکنش آنها به بوی گربه را تغییر می‌دهد. بسیاری از جوندگان آلوده ترس طبیعی خود از این بو را از دست می‌دهند. بعضی از آنها حتا به نظر می‌رسد که جلب آن می‌شوند. 

دستکاری رفتار میزبان استراتژی نسبتا رایجی در میان انگل‌هاست، اما به سختی می‌توان پی برد که آنها چگونه این کار را انجام می‌دهند. برای مثال، واکنش یک رت به بوی گربه برخاسته از شبکه‌های پیچیده نورون‌هایی است که یک بو را شناسایی می‌کنند، منشاء آن را تشخیص می‌دهند و در لحظه تصمیم می‌گیرند چه واکنشی از همه بهتر است. درون هر کدام از این نورون‌ها در این شبکه‌ها، هزاران ژن سرگرم تولید پروتئین و مولکول‌های ضروری دیگر برای ارسال تمام اطلاعات لازم در سرتاسر بدن هستند. توکسوپلاسمای ساده به نظر نمی‌رسد که ابزار لازم برای تسلط بر چنین سیستم پیچیده‌ای را در اختیار داشته باشد. اما یک بررسی جدید که در ژورنال «بوم‌شناسی مولکولی» به چاپ رسیده نشان می‌دهد که این انگل با استفاده از یک استراتژی که به طرز هراس‌انگیزی دقیق و ظریف است می‌تواند این کار را انجام دهد. 

فرض کنید ژن‌های میزبان کلیدهای یک پیانو باشند. ظاهرا توکسوپلاسما صرفا بعضی از این کلیدها را طور دیگری می‌نوازد تا آهنگ جدیدی تولید کند. یک رت از تعداد بسیار زیادی از انواع سلول‌های مختلف ساخته می‌شود، از نورون‌های مغزش گرفته تا سلول‌های استخوان‌ساز در اسکلتش و سلول‌های انسولین‌ساز در لوزالمعده‌اش. با این حال همه آنها حامل همان ۲۰ هزار ژن هستند. بسته به کارکرد یک سلول خاص، بعضی از ژن‌هایش روشن و بقیه خاموش می‌شوند. ژن را می‌توان در فرایندی که اصطلاحا متیلاسیون (methylation) نامیده می‌شود، با اتصال یک کلاهک مولکولی به نام گروه متیل خاموش کرد. برای آنکه ژنی روشن شود کافی است که این کلاهک برداشته شود. 

کاری که متیلاسیون انجام می‌دهد صرفا آن نیست که به سلول‌ها امکان می‌دهد به اندام‌های گوناگون تکوین یابند. بلکه به آنها اجازه می‌دهد در واکنش به علامت‌هایی که از بیرون دریافت می‌کنند طرزکارشان را تغییر دهند. برای مثال، در مغز نورون‌ها برای ایجاد حافظه بلندمدت و تغییر نحوه واکنش یک جانور به محیط اطرافش متکی به این فرایند هستند. آجای ویاس (A.Vyas)، زیست‌شناس اعصاب دانشگاه صنعتی نانیانگ در سنگاپور، به این فکر افتاد که شاید توکسوپلاسما با تغییر متیلاسیون در مغز رت موجب تغییراتی در رفتار آن می‌شود – ایده‌ای که به گفته خودش «در برابر چشم ما پنهان شده بود.» 

دکتر ویاس و همکارانش در پژوهش‌های قبلی‌شان دریافته بودند که رت‌های آلوده مقادیر بیشتری از یک انتقال‌دهنده پیام عصبی به نام آرژینین وازوپرسین تولید می‌کنند. این انتقال‌دهنده عصبی توسط مجموعه کوچکی از نورون‌ها ساخته می‌شود که درون ساختاری از مغز به نام بادامه (آمیگدال) میانی قرار گرفته‌اند. دکتر ویاس فکر کرد که شاید این انگل ژن تولید آرژینین وازوپرسین را در آن سلول‌ها روشن کرده است. او و همکارانش برای پی بردن به این مسئله یک سری آزمایش انجام دادند. ابتدا در بادامه میانی رت‌ها دنبال ژن آرژینین وازوپرسین گشتند. دریافتند که در رت‌های آلوده بسیاری از کلاهک‌های مولکولی برداشته شده‌اند که نشان می‌دهد توکسوپلاسما به منظور افزایش تولید این میانجی عصبی ژنش را «روشن» کرده است. در ادامه آرژینین وازوپرسین تولیدشده می‌تواند واکنش آنها به گربه را تغییر داده باشد. 

دکتر وایاس استدلال می‌کند که اگر این برداشت حقیقت داشته باشد، آنگاه خنثا کردن استراتژی انگل باید بتواند رفتار رت را عوض کند. او و همکارانش مقدار زیادی کلاهک مولکولی به رت‌های آلوده تزریق کردند. تعدادی از این کلاهک‌ها به ژن آرژینین وازوپرسین متصل شدند و به ترس رت‌ها از بوی گربه افزوده شد. این آزمایش دکتر وایاس را به فکر انداخت که آیا می‌تواند کاری کند که رت‌ها طوری رفتار کنند که گویی تحت کنترل انگل هستند، بدون آنکه انگلی در کار باشد؟ او و همکارانش به تقلید از کاری که توکسوپلاسما ممکن است با میزبانش انجام دهد کلاهک‌های مولکولی را از روی ژن آرژینین وازوپرسین برداشتند. رت‌ها بی‌پروا شدند  و با شنیدن بوی گربه هیچ ترسی از خود نشان ندادند. دکتر وایاس می‌گوید «با آنکه هیچ انگلی در کار نبود، اما باز رت‌ها طوری رفتار می‌کردند که انگار آلوده‌اند.» 

مایکل آیزن (M.Eisen)، زیست‌شناس دانشگاه کالیفرنیا در برکلی که درباره توکسوپلاسما در موش تحقیق کرده اما در این پژوهش جدید شرکت نداشته، می‌گوید «به نظرم آنها در آستانه کشف جالبی هستند.» اما به عقیده او برای یک استدلال قانع‌کننده که نشان دهد انگل‌ها برای کنترل میزبان‌شان واقعا از متیلاسیون استفاده می‌کنند، آزمایش‌های بیشتری باید انجام شوند. کامی کیم (K.Kim) از کالج پزشکی آلبرت آینشتاین که او نیز در این پژوهش شرکت نداشت به این پژوهش اشتیاق بیشتری نشان می‌دهد. او نیز گفته است که این استراتژی ممکن است چندان غیرمعمول نباشد. دکتر کیم و همکارانش در یک مقاله مروری که بهار امسال در ژورنال آمریکایی آسیب‌شناسی به چاپ رسیده تعدادی از گونه‌ها را بررسی کرده‌اند که ممکن است برای روشن یا خاموش کردن ژن‌های میزبان‌شان از متیلاسیون استفاده کنند. 

برای مثال باکتری مسبب جذام به انواع خاصی از سلول‌های عصبی حمله می‌کند و بعضی از کلاهک‌های مولکولی‌شان را تغییر می‌دهد. این متیلاسیون سبب می‌شود نورون‌ها به شکل سلول‌هایی بنیادی درآیند که شباعت زیادی به سلول‌های بنیادی جنین دارند. سلول‌های آلوده، در این وضعیت جدید، دستگاه عصبی را ترک کرده و شروع به مهاجرت در بدن می‌کنند و به این ترکیب همراه خود باکتری را نیز انتشار می‌دهند. دکتر کیم می‌گوید «ظاهرا دارد معلوم می‌شود که این یکی از استراتژی‌های متداول عوامل بیماری‌زا است.» 

New York Times, Aug.28, 2014

شرح عکس: یک کیست میکروسکوپی در مغز یک موش که حاوی هزاران انگل Toxoplasma gondii است. پژوهشی جدید نشان می‌دهد که این انگل می‌تواند با روشن و خاموش کردن ژن‌های میزبان به نوعی ذهن او را کنترل کند. 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *