Насекомые-переносчики вирусов

Вирусы, поражающие позвоночных животных, чаще всего распространяются кровососущими, а фитопатогенные – расти­тельноядными насекомыми. Многие из этих паразитов-насекомых для переносимых ими вирусов являются природны­ми резервуарами.

Насекомые-переносчики вирусов позвоночных. Сущест­вование насекомых-переносчиков вирусов позвоночных живот­ных впервые установил в 1900 г. У. Рид, доказав на доброволь­цах-врачах и солдатах во время испано-американской войны на Кубе, что желтая лихорадка передается людям через укусы ко­маров Aedes aegypti, зараженных флавивирусом. Одновременно было выявлено, что этот комар становится заразным не сразу после кровососания больного желтой лихорадкой, а спустя оп­ределенный период времени. Позднее выяснилось, что высосан­ный комаром вместе с кровью вирус вначале должен попасть из его кишечника в тело насекомого и размножиться в нем, а затем проникнуть в слюнные железы, где будет сохраняться в течение всей его жизни и передаваться человеку со слюной при кровососании. После того, как установили, что источником желтой лихорадки в природе являются обезьяны, и детально изучили естественный резервуар «животное-Aedes aegypti», выяснилось, что ни тот ни другой компонент биоценоза от флавивируса не страдает. Иначе говоря, между вирусом желтой лихорадки, хозяином и переносчиком в природе установилось такое равновесие, которое наблюдается при мутуализме. Нарушается оно лишь тогда, когда в природный мутуалистический цикл случайно вовлекается человек.

В настоящее время известно множество подобных биоцено­зов вирусы которых объединили в одну экологическую группу арбовирусов (англ. arthropodes borne - рожденные членистоно­гими), к которым, в частности, относятся тога-, флави- и буньявирусы, вызывающие у человека кровяные инфекции и пере­дающиеся ему от животных и птиц в основном комарами Culex и Aedes. Распро­странены арбовирусы во всех географических регионах, но осо­бенно много их в тропическом поясе, где температурные и ландшафтные условия обеспечивают круглогодичную циркуля­цию между специфическими для них источниками и насекомы­ми-переносчиками. Затрудняется она или полностью прекраща­ется лишь во время сухого сезона.

Взаимоотношения в каждом биоценозе-резервуаре с арбовирусами различны, но всем им присуща та же мутуалистическая терпимость друг к другу. Исключением являются разве только особые типы вирусных резервуаров, известные периодическими накоплениями громадного количества арбовирусов в определен­ном хозяине-усилителе. Так, эпидемическим вспышкам япон­ского энцефалита у людей обычно предшествует интенсивное распространение арбовируса у птенцов в больших колониях ца­пель. Объясняется это тем, что нападающие на птиц комары, ко­торые распространяют арбовирус, кусают человека очень редко, но при массовом заражении всей популяции частота заболева­ний у людей, естественно, возрастает. Если вместе с людьми инфицируются также лошади и другие крупные животные, то они в свою очередь могут играть роль «усилительных мостиков» между птицами и человеком. Таким образом, между арбовирусами позвоночных и насекомыми-переносчиками существует тесная биологическая связь, т. е. передается вирус после раз­множения до такого предела, когда он сможет вызвать инфекци­онный процесс.

Многое во всем этом остается неразгаданным, в частности способность насекомого переносить вирус и размножаться в нем, которую часто объясняют наличием особого гена, детерминирующим непроницаемость кишечника. Интересно, что, прибегнув к процедуре искусственного прокалывания стенки пищеварительного канала Aedes aegypti, Мерилл и Тен-Броек показа­ли возможность размножения в организме комара неспецифиче­ского вируса лошадиного энцефалита и его трансмиссивной пе­редачи. По-видимому, нечто похожее может происходить в ес­тественных условиях при повреждениях кишечника насекомых микроскопическими мелкими кристаллами.

Механическая, или пассивная, передача вирусов кровососу­щими насекомыми крайне редкое явление. Таким путем передаются разве только вирус миксомы кролика на колющем аппарате комара «летающая булавка» и комариный вирус птичьей оспы.

В заключение отметим, что в современных условиях, когда между разными странами установились тесные связи, существу­ет опасность заноса насекомых, особенно по воздуху, из одного региона в другой, где они, во-первых, могут оказаться носите­лями какого-либо нового вируса, или же, во-вторых, размно­жившись в новом месте обитания, стать еще одним хозяином для циркулирующего здесь вируса. Ввиду этого разработана специальная система мер и правил предотвращения возможно­сти возникновения экзотических арбовирусных инфекций, пере­даваемых насекомыми и другими членистоногими.

Насекомые-переносчики фитопатогенных вирусов. Взаимоотношения между насекомыми и переносчиками фитопа­тогенных вирусов тоже не простые. В одних случаях между ни­ми существует биологическая связь, а в других ее, по-видимому, нет. Проанализируем взаимосвязь тлей и цикадок с переноси­мыми ими вирусами растений. Относятся они к отряду полу­жесткокрылых, или хоботных. Сосуще-колющий аппарат этих насекомых состоит из двух пар тонких стилетов - мандибул и максилл с бороздками на внутренних поверхностях, при смыка­нии которых образуются два тонких канала. По одному из них насекомое всасывает растительный сок, а по другому вниз стекает его слюна, и если она содержит вирус, то инфицирует растение.

Вирусы, переносимые тлями, в зависимости от времени, в течение которого сохраняются в организме насекомого, делятся на «стойкие», «нестойкие» и промежуточные. «Нестойкие» ви­русы обычно утрачиваются насекомым уже после первой кор­межки на восприимчивом растении, «стойкие» нередко сохраняются в организме тли в течение всей жизни. «Нестойкие» вирусы передаются тлями чисто механическим способом, о чем свидетельствует то, что насекомые заражают здоровые растения сразу же покормившись 1-2 мин на инфицированных. Способность к заражению «стойкими» вирусами возникает у тлей спустя несколько часов и даже дней после кормления на зараженном растестении, но, чтобы приобрести их, они должны на нем питаться как минимум 3-4 ч, ибо эти вирусы локализуются глубоко во флоэме. Прямые доказательства о размножении «стойких» виру­сов получены в опытах заражения здоровых тлей крошечными каплями жидкости из тлейносителей фитопатогенных вирусов.

Более убедительные данные о наличии биологической связи между растительноядными насекомыми и фитопатогенными ви­русами были получены у цикадок. Теперь можно даже сказать, что механическим путем вирусы растений они не переносят. Точно так же, как у Aedes aegypti, способность к передаче виру­са у цикадки проявляется не сразу после кормления на заражен­ных растениях, а после некоторого скрытого периода. Перено­симые цикадками вирусы растений имеют несколько особенно­стей. Во-первых, каждый из них связан с одним или нескольки­ми видами цикадок и не передается другими насекомыми, во-вторых, они сохраняются в организме насекомого обычно до конца его жизни и, в третьих, - передаются трансовариально из поколения в поколение. Трансовариальный путь передачи от­крыл японский ученый Фукуси у цикадки Nephotettix apicalis Motsch, являющейся переносчиком вируса карликовости риса, а позднее американец Блэк у цикадки Agalliopsis novella Say, пе­реносящей вирус деформации листьев клевера.

Интересно, что передающиеся из поколения в поколение че­рез яйца фитопатогенные вирусы размножаются в организме цикадок и в отличие от арбовирусов животных, которые не ока­зывают вредного воздействия на переносчика, сокращают про­должительность их жизни, как, например, вирус, поражающий персиковые деревья, и вирус полосатой мозаики пшеницы.

Приведенные факты свидетельствуют о большом сходстве вирусов растений и животных. Способность фитопатогенных вирусов размножаться в организме переносчика дает основание думать, что в процессе эволюции эти вирусы могли сформиро­ваться как возбудители болезней насекомых и лишь затем при­обрели фитопатогенные свойства.