Hoe de zombieschimmel de lichamen van mieren overneemt om hun geest te beheersen

Om s werelds meest sinistere voorbeelden van hersenbeheersing te vinden, kijk niet naar sciencefiction. Ga in plaats daarvan naar een tropisch land als Brazilië en waag je diep in de jungle. Zoek een blad dat bijna precies 25 centimeter boven de bosbodem hangt, niet meer en niet minder. Kijk er nu onder. Als je geluk hebt, vind je misschien een mier die zich vastklampt aan de centrale ader van het blad, met zijn kaken stevig vastgeklemd voor een dierbaar leven. Maar het leven van deze mier is al voorbij. En zijn lichaam behoort toe aan Ophiocordyceps unilateralis, de zombiemierzwam.

Wanneer de schimmel een timmermier infecteert, groeit het door het lichaam van het insect, het afvoeren van voedingsstoffen en het kapen van zijn geest. In de loop van een week dwingt hij de mier om de veiligheid van zijn nest te verlaten en een nabijgelegen plantsteel op te gaan. Het houdt de mier tegen op een hoogte van 25 centimeter – een zone met precies de juiste temperatuur en vochtigheid om de schimmel te laten groeien. Het dwingt de mier om zijn onderkaken permanent rond een blad te vergrendelen. Uiteindelijk stuurt het een lange steel door de kop van de mier, die uitgroeit tot een bolvormige capsule vol sporen. En omdat de mier typisch een blad beklimt dat over de foerageerpaden van zijn kolonie hangt, regenen de schimmelsporen neer op zijn zusters beneden, waardoor ze op hun beurt zombificeren.

De vaardigheid van de schimmel om mieren te koloniseren wordt alleen overtroffen door zijn vaardigheid in kolonisatie van populaire cultuur. Het is het organisme achter de monsters van de videogame The Last of Us en de zombies uit het boek The Girl With All the Gifts. Het is ook een obsessie van ene David Hughes, een entomoloog aan de Pennsylvania State University, die het heeft bestudeerd Hij wil precies weten hoe deze poppenspeler zijn poppen bestuurt – en zijn laatste experimenten suggereren dat het nog griezeliger is dan het op het eerste gezicht lijkt.

Hughes student Maridel Fredericksen gebruikte een speciale microscoop om geïnfecteerde mieren in plakjes te snijden die slechts 50 nanometer dik waren – een duizendste van de breedte van een mensenhaar. Ze scande elk plakje, verzamelde de afbeeldingen in een driedimensionaal model en geannoteerd welke stukjes mier waren en welke stukjes schimmel. Het duurde drie maanden om slechts één spier te markeren. Om de zaken te versnellen, werkte Hughes samen met computerwetenschapper Danny Chen, die een kunstmatige intelligentie trainde om mieren van schimmel te onderscheiden.

Wanneer de schimmel eerst zijn gastheer binnenkomt, bestaat het als enkele cellen die rond de bloedbaan van de mier zweven en nieuwe exemplaren van zichzelf ontluiken. Maar op een gegeven moment, zoals de afbeeldingen van Fredericksen laten zien, gaan deze enkele cellen samenwerken. Ze verbinden zich met elkaar door korte buisjes te bouwen, van een soort die alleen nog maar eerder is gezien bij schimmels die planten infecteren. Op deze manier aangesloten, kunnen ze communiceren en voedingsstoffen uitwisselen.

Ze kunnen ook de spieren van de mier binnendringen, hetzij door de spiercellen zelf binnen te dringen. of groeien in de ruimtes ertussen. Het resultaat is wat je kunt zien in deze video: een rode spiervezel, omringd en afgevoerd door een netwerk van onderling verbonden gele schimmelcellen. Dit is iets unieks voor Ophiocordyceps. Het team van Hughes ontdekte dat een andere parasitaire schimmel, die mieren dodelijk infecteert maar hun geest niet manipuleert, zich ook in spieren verspreidt, maar geen buisjes vormt tussen individuele cellen, en zichzelf niet verbindt met grote netwerken.

Meer verhalen

Telkens wanneer Hughes of iemand anders de zombiemierzwam bespreekt, praten ze er altijd over als een enkele entiteit, die een gastheer bederft en ondermijnt. Maar je kunt de schimmel ook zien als een kolonie, net als de mieren die hij target. Individuele microscopisch kleine cellen beginnen hun leven alleen, maar gaan uiteindelijk samenwerken en versmelten tot een superorganisme. Samen kunnen deze hersenloze cellen de hersenen van een veel groter wezen besturen.

Maar verrassend genoeg kunnen ze dat doen zonder ooit de hersenen zelf fysiek aan te raken. Het team van Hughes ontdekte dat schimmelcellen het hele lichaam van de mier infiltreren, inclusief zijn kop, maar ze laten zijn hersenen onaangeroerd. Er zijn andere parasieten die hun gastheren manipuleren zonder hun hersenen te vernietigen, zegt Kelly Weinersmith van Rice University. Een platworm vormt bijvoorbeeld een tapijtachtige laag over de hersenen van de Californische killifish, waardoor de hersenen intact blijven en de vis dwingt zich grillig te gedragen en de aandacht van vogels te trekken – de volgende gastheer van de platworm. “Maar manipulatie van mieren door Ophiocordyceps is zo buitengewoon nauwkeurig dat het misschien verrassend is dat de schimmel” de hersenen van zijn gastheer niet binnendringt “, zegt Weinersmith.

Achteraf gezien is dat logisch. “Als dergelijke parasieten alleen neuronaal weefsel zouden binnendringen en vernietigen, dan denk ik niet dat het gemanipuleerde gedrag dat we waarnemen even dwingend zou zijn als ze zijn”, zegt Charissa de Bekker van de University of Central Florida.”Er moet iets veel ingewikkelder aan de hand zijn.” Ze merkt op dat de schimmel een breed scala aan chemicaliën afscheidt die de hersenen van veraf kunnen beïnvloeden.

Dus wat we hier hebben is een vijandige overname van een uniek kwaadaardige soort. Vijandelijke krachten vallen het lichaam van een gastheer binnen en gebruiken dat lichaam als een walkietalkie om met elkaar te communiceren en de hersenen van veraf te beïnvloeden. Hughes denkt dat de schimmel ook meer directe controle over de spieren van de mier kan uitoefenen, door ze letterlijk te controleren zoals een poppenspeler bestuurt als een marionetpop. Als er eenmaal een infectie is begonnen, zegt hij, beginnen de neuronen in het lichaam van de mier – die de hersenen controle geven over zijn spieren – af te sterven. Hughes vermoedt dat de schimmel het overneemt. Het snijdt effectief de ledematen van de mier af van zijn hersenen en zet zichzelf op zijn plaats, waarbij chemicaliën vrijkomen die de spieren daar dwingen samen te trekken. Als dit klopt, beëindigt de mier zijn leven als gevangene in zijn eigen lichaam. Zijn brein zit nog steeds in de bestuurdersstoel, maar de schimmel heeft het stuur.