Uttryckt med tillstånd av Farrar, Straus and Giroux. Anpassat från How Earth’s Deadliest Creatures Mastered Biochemistry, av Christie Wilcox. Copyright © 2016 by Christie Wilcox.
Jag vet inte om kackerlackor drömmer, men jag föreställer mig att om de gör det så har juvelgetingar en framträdande plats i deras mardrömmar. Dessa små, ensamma tropiska getingar är föga oroande för oss människor; de manipulerar trots allt inte våra sinnen så att de kan servera oss som villiga, levande måltider till sina nyfödda, som de gör till intet ont anande kackerlackor. Det är skräckfilmernas stoff, bokstavligt talat: juvelgetingen och liknande arter inspirerade till de skräckinjagande skräcken i Alien-serien. Historien är enkel, om än grotesk: getinghonan kontrollerar hjärnan hos de kackerlackor som hon matar sina avkommor med, och tar bort deras känsla av rädsla eller vilja att undkomma sitt öde. Men till skillnad från vad vi ser på filmduken är det inte något obotligt virus som förvandlar en en gång frisk kackerlacka till en tanklös zombie – det är giftet. Inte vilket gift som helst heller: ett specifikt gift som fungerar som en drog och riktar sig mot kackerlackans hjärna.
Hjärnor är i grund och botten bara neuroner, oavsett om vi talar om människohjärnor eller insektshjärnor. Det finns potentiellt miljontals giftföreningar som kan slå på eller stänga av neuroner. Så det borde inte komma som någon överraskning att vissa gifter riktar sig mot det noggrant skyddade centrala nervsystemet, inklusive våra hjärnor. Vissa hoppar över fysiologiska hinder, från avlägsna injektionsställen runt om i kroppen och förbi blod-hjärnbarriären, för att ta sig in i offrens hjärnor. Andra injiceras direkt i hjärnan, som i fallet med juvelgetingen och dess zombiekackerlacka som värd.
Makning av en zombie
Jewelgetingen är ett vackert om än skrämmande exempel på hur neurotoxiska gifter kan göra mycket mer än att paralysera. Getingen, som ofta bara är en bråkdel av offrets storlek, börjar sitt angrepp uppifrån, hoppar ner och tar tag i kackerlackan med munnen samtidigt som hon riktar sin ”stinger” – en modifierad äggläggande kroppsdel som kallas ovipositor – mot kroppens mitt, thorax, mellan det första paret ben. Det snabba hugget tar bara några sekunder, och giftföreningarna verkar snabbt och förlamar kackerlackan tillfälligt så att getingen kan rikta nästa stick med större precision. Med sin långa stinga riktar hon in sitt sinnesförändrande gift i två områden av ganglierna, insekternas motsvarighet till hjärnan.
Vaspens stinga är så väl inställd på sitt offer att den kan känna av var den befinner sig i kackerlackans kupol för att injicera giftet direkt i underavdelningar av hjärnan. Stingern kan känna runt i kackerlackans huvud och använda sig av mekaniska och kemiska signaler för att ta sig förbi ganglionskidan (insektens version av en blod-hjärnbarriär) och injicera giftet exakt där det behövs. De två områden i kackerlackans hjärna som hon riktar in sig på är mycket viktiga för henne; forskarna har konstgjord klippning av dem från kackerlackor för att se hur getingen reagerar, och när de avlägsnas försöker getingen hitta dem, och tar lång tid med sin stinger inbäddad i sökandet efter de saknade hjärnregionerna.
Då börjar tankekontrollen. Först putsar offret sig själv, av alla saker; så snart kackerlackans framben återhämtar sig från den tillfälliga förlamning som framkallats av sticket i kroppen, börjar den en krävande putsningsrutin som tar ungefär en halvtimme. Forskare har visat att detta beteende är specifikt för giftet, eftersom en genomborrning av huvudet, allmän stressning av kackerlackan eller kontakt med getingen utan stickaktivitet inte framkallade samma hygieniska behov. Detta plötsliga behov av renlighet kan också framkallas av en flod av dopamin i kackerlackans hjärna, så vi tror att den dopaminliknande föreningen i giftet kan vara orsaken till detta bakteriefobiska beteende. Huruvida själva putsandet är en fördelaktig egenskap hos giftet eller en bieffekt är omdiskuterat. Vissa tror att beteendet säkerställer en ren, svamp- och mikrobfri måltid för den sårbara babygetingen, andra tror att det kanske bara distraherar kackerlackan under en tid medan getingen förbereder kackerlackans grav.
Dopamin är en av de fascinerande kemikalier som finns i hjärnan hos ett brett spektrum av djurliv, från insekter ända fram till människor, och dess effekter är livsviktiga hos alla dessa arter. I våra huvuden ingår den i ett mentalt ”belöningssystem”: översvämningar av dopamin utlöses av lustfyllda saker. Eftersom dopamin får oss att må bra kan det vara underbart, men det är också kopplat till beroendeframkallande beteenden och de ”rus” som vi känner av olagliga ämnen som kokain. Det är omöjligt för oss att veta om en kackerlacka också känner ett rus av insektseufori när dess hjärna översvämmas av dopamin – men jag föredrar att tro att den gör det. (Det verkar helt enkelt för hemskt för djuret att inte känna någon glädje av det fruktansvärda slut som det är på väg att möta.)
Vidarefter kackerlackan rengör sig lämnar getingen sitt offer för att leta efter en lämplig plats. Hon behöver en mörk grotta där hon kan lämna sitt barn och zombiekackerlackans offer, och det tar lite tid att hitta och förbereda den rätta platsen. När hon återvänder ungefär 30 minuter senare har giftets effekter tagit över – kackerlackan har förlorat all vilja att fly. I princip är detta tillstånd tillfälligt: om man separerar en förgiftad kackerlacka från sin blivande mördare innan larven hinner kläckas, äta och förpuppa sig, avtar zombifieringen inom en vecka. Tyvärr är det för lång tid för den förgiftade kackerlackan. Innan dess hjärna har en chans att återgå till det normala har den unga getingen redan fått sitt lystmäte och dödat sin värd.
Kackerlackans motoriska förmågor förblir intakta, men insekten verkar helt enkelt inte benägen att använda dem. Giftet bedövar alltså inte djurets sinnen – det ändrar hur hjärnan reagerar på dem. Forskare har till och med visat att de stimuli som normalt framkallar undvikande åtgärder, t.ex. att röra vid kackerlackans vingar eller ben, fortfarande sänder signaler till djurets hjärna; de framkallar bara inte någon beteendemässig reaktion. Det beror på att giftet dämpar vissa neuroner så att de är mindre aktiva och reagerar mindre, vilket leder till att kackerlackan plötsligt saknar rädsla och är villig att bli begravd och uppäten levande. Denna giftaktivitet kräver toxiner som riktar sig mot GABA-styrda kloridkanaler.
GABA, eller γ-aminosmörsyra, är en av de viktigaste neurotransmittorerna i insekters och människans hjärnor. Om neuronaktivitet är en fest är GABA en våt filt; den dämpar en neurons förmåga att utlösas genom aktivering av kloridkanaler. När kloridkanaler öppnas tillåter de negativa kloridjoner att flöda. Eftersom dessa joner gillar att umgås med positiva joner, om dessa kanaler är öppna när en natriumkanal råkar öppna sig, kan kloridjoner passera membranet i nästan samma takt som natriumjoner, vilket gör det svårare för natriumjonerna att starta den domino-kaskad som är neuronsignalering. Även om en neuron får kommandot ”go” stoppas aktionspotentialen i sitt spår. GABA är dock inte en fullständig hämmare – kloridkanalerna kan inte helt hålla jämna steg med natriumkanalerna, så ett starkt stimulus kan övervinna den dämpande effekten. Det är detta dämpande system som getingen utnyttjar för att få kackerlackan att lyda hennes order. Hennes gift är packat med GABA och två andra föreningar som också aktiverar samma kloridreceptorer, β-alanin och taurin. Dessa verkar också för att förhindra återupptaget av GABA i neuronerna, vilket förlänger effekten.
Och även om dessa giftföreningar kan skära av den hjärnaktivitet som skulle få hennes byte att fly, så kan de inte på egen hand ta sig fram till de rätta delarna av kackerlackans hjärna. Därför måste getingen injicera dem direkt i kackerlackans ganglier. Som tur är för henne fungerar samma gift som dödar kackerlackors hjärnor som magi för att åstadkomma den tillfälliga förlamning som behövs för att kunna rikta in injektionen i hjärnan. GABA, β-alanin och taurin stänger också tillfälligt av motoriska neuroner, så getingen behöver bara ett gift för att utföra två mycket olika uppgifter.
Med sitt byte lugnt och stilla kan getingen fylla på sin energi genom att bryta av kackerlackans antenner och dricka lite sött, näringsrikt insektsblod. Sedan leder hon sitt offer till sin sista viloplats och använder det som återstår av antennen som en ryttare använder tyglarna på ett brynjor. Väl inne i sin grotta fäster hon ett ägg på kackerlackans ben och stänger sedan in sin avkomma och kackerlackan.
Färsk måltid
Som om inte sinnesmanipulationen var illa nog har getinggiftet ett sista trick. Medan kackerlackan väntar på sin oundvikliga undergång saktar giftet ner kackerlackans ämnesomsättning för att se till att den lever tillräckligt länge för att kunna förtäras fortfarande färsk. Ett sätt att mäta ämnesomsättningen är att se hur mycket syre som förbrukas över tiden, eftersom alla djur (även vi) använder syre för att skapa energi från mat eller fettdepåer. Forskare har funnit att syreförbrukningen hos kackerlackor som har blivit stuckna är mycket lägre än hos deras friska kackerlacksvänner. De trodde att detta kunde bero på att de självbelåtna offren rör sig mindre, men även när man framkallar förlamning med hjälp av läkemedel eller genom att skära av nervceller lever de stuckna kackerlackorna längre. Nyckeln till den förlängda överlevnaden verkar vara hydrering. Exakt hur giftet verkar för att hålla en kackerlacka hydrerad är inte känt, men det ser till att när getinglarven kläcks ur sitt ägg är dess måltid redo att ätas. Och ganska snart därefter kommer en ny geting ut ur hålan och lämnar kadaveret av kackerlackan bakom sig.
Jewel getinggift är bara ett exempel på neurotoxiskt gift som tagits till sin spets. Det finns mer än 130 arter i samma getingsläkte, däribland den nyligen beskrivna Ampulex dementor (uppkallad efter de själssugande vakterna i det magiska fängelset Azkaban i Harry Potter-serien). Ampulex tillhör en mycket stor och varierad grupp av getingar, med minst hundratusentals arter, som är kända för allvarlig mental manipulation. Alla har en makaber livscykel: som vuxna individer livnär de sig som andra getingar och bin, men som larver måste de livnära sig på andra djur. De är inte riktigt oberoende, inte riktigt parasiter – de är parasitära, eller som forskarna kallar dem, parasitoider.
Kackerlackor är inte deras enda måltavlor; det finns parasitoida getingar som lägger sina ägg i spindlar, larver och myror. Den tempererade getingen Agriotypus från norra halvklotet dyker under vattnet för att fästa sina ägg på larver av kattflugor och kan förbli nedsänkt i upp till 15 minuter för att utföra sin uppgift. De modiga Lasiochalcidia-getingarna i Europa och Afrika kastar sig in i ett myrlejons mardrömslika käftar, sliter dem isär och lägger sina ägg i dess hals. Det finns till och med getingar som kallas hyperparasitoider som parasiterar andra getingar som liknar dem själva, till exempel Lysibia-arter i Europa och Asien, som sniffar upp larver som parasiteras av andra parasitoida getingar i släktet Cotesia och lägger ägg i de nyförpuppade getinglarverna. I vissa fall parasiterar flera getingarter varandra, vilket leder till en rysk docka av parasitära interaktioner.
Och för att säkerställa sin säkra passage från larv till vuxen ålder får dessa getingar ofta mer än bara en måltid från sina värdar. En av dem förvandlar sina larvvärdar till odöda livvakter som försvarar förpuppande unga getingar som just ätit sig igenom dess kropp. Larven hos en annan art tvingar sin spindelvärd att spinna ett deformerat men hållbart nät för att skydda sin kokong precis innan den dödar spindeldjuret.
Visst kan getingarna i denna ovanliga familj ha fulländat konsten att kontrollera sinnet, men det finns andra giftiga arter vars gifter förändrar mentala tillstånd. Det finns till och med arter vars neurotoxiska föreningar tar sig igenom vår egen blod-hjärnbarriär, en bedrift som inget getinggift ännu kan uppnå. Men till skillnad från kackerlackor har vi homo sapiens en märklig affinitet för ämnen som stör våra sinnen. Även om kackerlackorna flyr från dem som skulle vrida deras hjärnor är vissa människor villiga att betala uppåt 500 dollar för en dos gift för att få en liknande upplevelse.