Imprimat cu permisiunea Farrar, Straus and Giroux. Adaptat din How Earth’s Deadliest Creatures Mastered Biochemistry, de Christie Wilcox. Copyright © 2016 de Christie Wilcox.
Nu știu dacă visează gândacii de bucătărie, dar îmi imaginez că, dacă o fac, viespile-bijuterie figurează în mod proeminent în coșmarurile lor. Aceste viespi tropicale, mici și solitare, nu ne preocupă prea mult pe noi, oamenii; la urma urmei, ele nu ne manipulează mințile pentru a ne putea servi ca masă vie și voluntară pentru nou-născuții lor, așa cum fac cu gândacii neștiutori. Este materia filmelor de groază, la propriu: viespea-bijuterie și alte specii similare au inspirat ororile cu pieptul zburlit din franciza Alien. Povestea este simplă, deși grotescă: viespea femelă controlează mințile gândacilor cu care își hrănește puii, luându-le simțul fricii sau voința de a scăpa de soarta lor. Dar, spre deosebire de ceea ce vedem pe marele ecran, nu este vorba de vreun virus incurabil care transformă un gândac cândva sănătos într-un zombi fără minte – ci de venin. Și nu orice fel de venin: un venin specific care acționează ca un medicament, vizând creierul gândacului.
Creierul, în esența sa, este format doar din neuroni, fie că vorbim de creiere umane sau de creiere de insecte. Există potențial milioane de compuși de venin care pot activa sau dezactiva neuronii. Așadar, nu ar trebui să fie o surpriză faptul că unele veninuri vizează sistemul nervos central atent protejat, inclusiv creierul nostru. Unele își croiesc drum peste obstacole fiziologice, din locuri de injectare îndepărtate din jurul corpului și trec de bariera hemato-encefalică, pentru a intra în mintea victimelor lor. Altele sunt injectate direct în creier, ca în cazul viespii-bijuterie și al gazdei sale gândac zombie.
Facerea unui zombie
Viespea-bijuterie este un exemplu frumos, deși terifiant, al modului în care veninurile neurotoxice pot face mult mai mult decât să paralizeze. Viespea, care este adesea doar o fracțiune din dimensiunea victimei sale, își începe atacul de sus, coborând în picaj și apucând gândacul cu gura în timp ce își îndreaptă „acul” – o parte modificată a corpului care depune ouă, numită ovipozitor – spre mijlocul corpului, toracele, între prima pereche de picioare. Lovitura rapidă durează doar câteva secunde, iar compușii de venin acționează rapid, paralizând temporar gândacul, astfel încât viespea să poată ținti următoarea înțepătură cu mai multă precizie. Cu lungul ei înțepătură, ea își țintește veninul care alterează mintea în două zone ale ganglionilor, echivalentul insectei unui creier.
Înțepătura viespii este atât de bine adaptată la victima sa încât poate simți unde se află în interiorul cupolei gândacului pentru a injecta veninul direct în subsecțiuni ale creierului acestuia. Înțepătura este capabilă să pipăie în capul gândacului, bazându-se pe indicii mecanice și chimice pentru a-și găsi drumul dincolo de învelișul ganglionar (versiunea insectei a barierei hemato-encefalice) și să injecteze veninul exact acolo unde trebuie să ajungă. Cele două zone din creierul gândacilor pe care le țintește sunt foarte importante pentru ea; oamenii de știință le-au tăiat în mod artificial de la gândaci pentru a vedea cum reacționează viespea, iar atunci când acestea sunt îndepărtate, viespea încearcă să le găsească, petrecând mult timp cu înțepătura ei încorporată în căutarea regiunilor lipsă din creier.
Apoi începe controlul minții. Mai întâi victima se toaletează singură, dintre toate lucrurile; de îndată ce picioarele din față ale gândacului își revin din paralizia tranzitorie indusă de înțepătura de pe corp, acesta începe o rutină de toaletare fastidioasă care durează aproximativ o jumătate de oră. Oamenii de știință au demonstrat că acest comportament este specific veninului, deoarece străpungerea capului, stresarea în general a gândacului sau contactul cu viespea fără activitate înțepătoare nu a provocat același impuls igienic. Această nevoie bruscă de curățenie poate fi, de asemenea, indusă de o inundație de dopamină în creierul gândacului, astfel încât credem că compusul asemănător dopaminei din venin poate fi cauza acestui comportament germofob. Se discută dacă îngrijirea în sine este o caracteristică benefică a veninului sau un efect secundar. Unii cred că acest comportament asigură o masă curată, lipsită de ciuperci și microbi pentru puiul vulnerabil de viespe; alții cred că poate doar distrage gândacii pentru o perioadă de timp, în timp ce viespea pregătește mormântul gândacului.
Dopamina este una dintre acele substanțe chimice intrigante care se găsesc în creierul unui spectru larg de viață animală, de la insecte până la oameni, iar efectele sale sunt vitale la toate aceste specii. În capul nostru, face parte dintr-un „sistem de recompensă” mental: inundațiile de dopamină sunt declanșate de lucruri plăcute. Pentru că ne face să ne simțim bine, dopamina poate fi minunată, dar este, de asemenea, legată de comportamentele de dependență și de „highs” pe care le simțim în urma consumului de substanțe ilicite, cum ar fi cocaina. Ne este imposibil să știm dacă și un gândac simte un val de euforie de insectă atunci când creierul său este inundat de dopamină – dar eu prefer să cred că da. (Mi se pare prea groaznic ca animalul să nu primească nicio bucurie de pe urma sfârșitului teribil pe care este pe cale să-l întâlnească.)
În timp ce gândacul face curățenie, viespea își părăsește victima în căutarea unui loc potrivit. Ea are nevoie de o vizuină întunecată în care să-și lase copilul și ofranda gândacului-zombie, iar găsirea și pregătirea locului potrivit necesită puțin timp. Când se întoarce aproximativ 30 de minute mai târziu, efectele veninului și-au făcut efectul – gândacul și-a pierdut orice dorință de a fugi. În principiu, această stare este temporară: dacă separați un gândac înveninat de potențialul său asasin înainte ca larva să eclozeze, să se hrănească și să se transforme în pupă, zombificarea dispare în decurs de o săptămână. Din nefericire pentru gândacul înveninat, acest timp este pur și simplu prea lung. Înainte ca creierul său să aibă șansa de a reveni la normal, tânăra viespe s-a săturat deja și și-a ucis gazda.
Capacitatea motorie a gândacului rămâne intactă, dar insecta pur și simplu nu pare înclinată să o folosească. Așadar, veninul nu amorțește simțurile animalului – modifică modul în care creierul său răspunde la ele. Oamenii de știință au demonstrat chiar că stimulii care, în mod normal, declanșează acțiuni de evitare, cum ar fi atingerea aripilor sau a picioarelor gândacului, trimit în continuare semnale către creierul animalului; pur și simplu nu evocă un răspuns comportamental. Acest lucru se datorează faptului că veninul amorțește anumiți neuroni, astfel încât aceștia sunt mai puțin activi și mai puțin receptivi, ceea ce duce la lipsa bruscă de teamă a gândacului și la dorința acestuia de a fi îngropat și mâncat de viu. Această activitate a veninului necesită toxine care țintesc canalele de clorură portate de GABA.
GABA, sau acidul γ-aminobutiric, este unul dintre cei mai importanți neurotransmițători din creierul insectelor și al oamenilor. Dacă activitatea neuronală este o petrecere, atunci GABA este o pătură umedă; acesta atenuează capacitatea unui neuron de a fi declanșat prin activarea canalelor de clorură. Atunci când canalele de clorură se deschid, acestea permit circulația ionilor negativi de clorură. Deoarece acestor ioni le place să stea alături de ionii pozitivi, dacă aceste canale sunt deschise atunci când se întâmplă ca un canal de sodiu să se deschidă, ionii de clorură pot traversa membrana aproape în același ritm ca și ionii de sodiu, ceea ce face ca ionilor de sodiu să le fie mai greu să pornească cascada de domino care reprezintă semnalizarea neuronală. Chiar dacă un neuron primește comanda „start”, potențialul de acțiune este oprit în calea sa. Cu toate acestea, GABA nu este un inhibitor complet – canalele de clorură nu pot ține în totalitate pasul cu canalele de sodiu, astfel încât un stimul puternic poate depăși efectul de amortizare. Acest sistem de amortizare este cel pe care viespea îl cooptează pentru a determina gândacul să facă ceea ce îi cere. Veninul ei este plin de GABA și de alți doi compuși care activează, de asemenea, aceiași receptori de clorură, β-alanina și taurina. Aceștia acționează, de asemenea, pentru a preveni recaptarea GABA de către neuroni, prelungind efectul.
Deși acești compuși din venin pot întrerupe activitatea cerebrală care ar face ca prada ei să fugă, ceea ce nu pot face este să ajungă singuri în părțile potrivite ale creierului gândacilor. De aceea, viespea trebuie să le injecteze direct în ganglionii gândacului. Din fericire pentru ea, printr-o ciudățenie convenabilă a naturii, același venin care zombifică creierul gândacilor funcționează ca prin magie pentru a produce paralizia tranzitorie necesară pentru a alinia injecția craniană. GABA, β-alanina și taurina închid, de asemenea, temporar neuronii motori, astfel încât viespea are nevoie de un singur venin pentru a îndeplini două sarcini foarte diferite.
Cu prada ei calmă și liniștită, viespea își poate reface energia rupând antenele gândacului și bând din sângele dulce și nutritiv al insectei. Apoi își conduce victima la locul de odihnă finală, folosind ceea ce a rămas din antenă așa cum un călăreț folosește frâiele de la frâu. Odată ajunsă în vizuina ei, atașează un ou de piciorul gândacului, apoi își sigilează puiul și gândacul înăuntru.
Mâncăruri proaspete
De parcă manipularea minții nu ar fi fost destul de rea, veninul viespii mai are un ultim truc. În timp ce gândacul își așteaptă inevitabila condamnare, veninul încetinește metabolismul gândacului pentru a se asigura că trăiește suficient de mult timp pentru a fi devorat încă proaspăt. Una dintre modalitățile prin care poate fi măsurat metabolismul este măsurarea cantității de oxigen consumate în timp, deoarece toate animalele (inclusiv noi) folosesc oxigenul în procesul de creare a energiei din rezervele de hrană sau de grăsime. Oamenii de știință au descoperit că consumul de oxigen al gândacilor care au fost înțepați este mult mai mic decât cel al prietenilor lor sănătoși. Ei au crezut că acest lucru ar putea fi rezultatul mișcării reduse a victimelor complice, dar chiar și atunci când paralizia este indusă prin utilizarea de medicamente sau prin secționarea neuronilor, gândacii înțepați trăiesc mai mult. Cheia supraviețuirii prelungite pare să fie hidratarea. Nu se știe cum anume acționează veninul pentru a menține un gândac hidratat, dar acesta se asigură că, atunci când larva de viespe iese din ou, mâncarea sa este gata de consum. Și destul de curând după aceea, o nouă viespe iese din vizuină, lăsând în urmă cadavrul gândacului.
Veninul viespii bijuterie este doar un exemplu de venin neurotoxic dus la extrem. Există mai mult de 130 de specii în același gen de viespi, inclusiv Ampulex dementor, recent descrisă (numită după paznicii sugători de suflete din închisoarea magică Azkaban din seria Harry Potter). Ampulex aparține unui grup foarte mare și divers de viespi, cu un număr de cel puțin câteva sute de mii de specii, care sunt cunoscute pentru unele manipulări mentale serioase. Toate au un ciclu de viață macabru: ca adulți, se hrănesc la fel ca alte viespi și albine, dar, ca larve, trebuie să se hrănească cu alte animale. Nu sunt chiar independente, nu sunt chiar paraziți – sunt parazite – sau, așa cum le numesc oamenii de știință, parazitoizi.
Cocoșele nu sunt singurele lor ținte; există viespi parazitoide care își depun ouăle în păianjeni, omizi și furnici. Viespea Agriotypus din emisfera nordică temperată se scufundă sub apă pentru a-și atașa ouăle la larvele de muște caddis și poate rămâne scufundată timp de până la 15 minute pentru a-și îndeplini sarcina. Curajoasele viespi Lasiochalcidia din Europa și Africa se aruncă în fălcile de coșmar ale unei furnici leoaice, le despart și își introduc ouăle în gâtul acesteia. Există chiar și viespi numite hiperparazitoide care parazitează alte viespi la fel ca ele, cum ar fi speciile Lysibia din Europa și Asia, care vor adulmeca omizi parazite de alte viespi parazitoide din genul Cotesia și vor depune ouăle în larvele viespilor abia pupate. În unele cazuri, mai multe specii de viespi se parazitează reciproc, ceea ce duce la o păpușă rusească de interacțiuni parazitare.
Și pentru a-și asigura trecerea în siguranță de la larvă la vârsta adultă, aceste viespi obțin adesea mai mult decât o simplă masă de la gazdele lor. Una dintre ele își transformă gazdele omizi în bodyguarzi strigoi care vor apăra puii de viespi pupătoare care tocmai au mâncat prin corpul ei. Larva unei alte specii își forțează gazda păianjen să-și țese o pânză deformată, dar rezistentă, pentru a-și proteja coconul, chiar înainte de a ucide arahnida.
În timp ce viespile din această familie neobișnuită ar fi putut perfecționa arta controlului minții, există și alte specii veninoase ale căror toxine modifică stările mentale. Există chiar specii ai căror compuși neurotoxici trec de propria noastră barieră hemato-encefalică, o performanță pe care niciun venin de viespe nu o poate realiza încă. Dar, spre deosebire de gândaci, noi, Homo sapiens, avem o afinitate ciudată pentru substanțele care se joacă cu mintea noastră. Deși gândacii fug de cele care le-ar răsuci creierul, unii oameni sunt dispuși să plătească până la 500 de dolari pentru o doză de venin pentru a avea o experiență similară.
.