Вірус жовтої курчавості листя томата (TYLCV) викликає дегенерацію нейронів у свого переносника - тютюнової білокрилки. Комахи, чия нервова система пошкоджена вірусом, перестають уникати здорові рослини, в той час як білокрилки без вірусу воліють харчуватися вже інфікованими. Це сприяє максимальному поширенню TYLCV. Наукова стаття опублікована в.
Рослини, як правило, не можуть безпосередньо передавати один одному віруси, і тим доводиться користуватися переносниками. Найчастіше в їх ролі виступають комахи, які, поїдаючи різні частини рослини, поглинають і містяться там віруси. Щоб мимовільна допомога переносників була максимально ефективною, можна змінити їхню поведінку: наприклад, змусити частіше їсти здорові (або, навпаки, заражені, залежно від стадії інфікування) рослини.
Зазвичай така вибірковість досягається за рахунок опосередкованого впливу: віруси змінюють метаболізм рослин так, що ті починають виділяти більше залучаючих комах речовин. Приклади, коли вірус рослин безпосередньо змінював поведінку комах, практично невідомі. Вірус смугастості рису і деякі інші взаємодіють з нюшними рецепторами комах, в результаті чого тварини змінюють переваги і починають харчуватися в основному здоровими рослинами. Це допомагає поширити інфекцію далі - на ті екземпляри, які ще від неї не постраждали.
Юйчен Сун (Yucheng Sun) і його колеги з декількох дослідницьких установ Китайської академії наук виявили ще один приклад безпосереднього впливу вірусів рослин на поведінку комах і з'ясували, що при цьому відбувається в нервовій системі інфікованих. Дослідники вивчили передачу вірусу жовтої курчавості листя томата (tomato yellow leaf curl virus, TYLCV) між рослинами томата (, сорт Moneymaker) за допомогою тютюнової білокрилки ().
Щоб зрозуміти, як змінюється поведінка білокрилок, їх випускали партіями по 30 штук у куб 40 40 40 сантиметрів, де на рівному видаленні один від одного стояло два інфікованих вірусом екземпляри томата і два здорових. Через 10 хвилин рахували, скільки комах буде на кожній рослині. Тих, хто в цей момент опинявся на стінках куба, відзначали як тих, хто не зробив вибір. Також експерименти з вибору рослин проводили з використанням розгалужених скляних трубок за типом Y-подібного лабіринту: в одному рукаві пред'являли запах рослини, зараженої TYLCV, в іншому - здорової, і чекали 10 хвилин. Схоже робили і зі світлом: з одного рукава світили зеленим (колір здорових рослин), з іншого - жовтим (колір пошкоджених вірусом томатів).
Присутність вірусу в організмі тютюнових білокрилок виявляли після цих експериментів аналізом ДНК (TYLCV - це ДНК-містить вірус). Стан нервової системи, в першу чергу гангліїв в голові комах, визначали за допомогою флуоресцентної мікроскопії. До препаратів зрізів мозку (який, втім, не гомологічний мозку хребетних) додавали рідину з флуоресцентними антитілами до різних білків у складі нейронів.
З'ясувалося, що до зараження вірусом жовтої курчавості листя білокрилки уникають здорові рослини томатів, а після годуються і на інфікованих, і на здорових екземплярах, навіть швидше віддаючи перевагу останнім. Очевидно, у комах псується нюх. З розрізненням кольорів вийшло аналогічно: здорові білокрилки йшли на «хворий» жовтий, а заражені вірусом не виявляли йому явної переваги.
У нервовій системі білокрилок вірус жовтої курчавості листя томата провокував сильну імунну відповідь. Він приводив до того, що в нейронах підвищувалася вміст білків каспаз (1 і 3b), що характерно для процесів запрограмованої загибелі клітин. У мозку інфікованих комах спостерігали явні ознаки нейродегенерації. Придушення експресії генів каспаз уповільнювало її.
Виходить, що вірус з сімейства, всі члени якого заражають тільки рослини, безпосередньо впливає на нервову систему комах, погіршує їх нюх і зір і тим самим позбавляє можливості активно вибирати між здоровими та інфікованими рослинами-джерелами їжі. Це допомагає рознести TYLCV за максимальною кількістю господарів. Більш глибоке розуміння того, які біохімічні процеси за цим стоять, дозволять стримувати поширення вірусу жовтої курчавості листя томата і, ймовірно, інших вірусів рослин.
Віруси рослин не завжди шкодять своїм господарям. Наприклад, вірус огіркової мозаїки провокує інфіковані ним рослини виділяти в повітря більше пінена і цимена - летючих речовин, які приваблюють комах-запилювачів. Це призводить до того, що заражені рослини частіше досвідляються і популяційна стійкість до вірусу не досягається (оскільки частка резистентних примірників підтримується на низькому рівні).