Seekor lalat menjalani harinya, berdengung di sini, berdengung di sana — tetapi kemudian, ia mulai bertingkah laku aneh. Gerakannya menjadi lamban dan perutnya membengkak. Tubuhnya mengeluarkan bulu halus berwarna putih.
Menjelang matahari terbenam, tiba-tiba terjadi ledakan gerakan saat lalat memanjat — atau “mencapai puncak” — ke lokasi yang lebih tinggi, seperti puncak tanaman kecil atau tongkat, dan melebarkan mulutnya. Ia mengeluarkan cairan lengket yang menempel erat pada tempat bertenggernya — lalu ia mengangkat sayapnya dan mati.
Di bawah, lalat lain yang tidak curiga terkena hujan spora putih yang keluar dari bangkai lalat yang mati. Dan siklusnya dimulai dari awal.
Benda berwarna putih yang memakan lalat tersebut disebut jamur Entomophthora muscaeyang diterjemahkan menjadi “pemusnah serangga.” Ini adalah patogen obligat – yang sepenuhnya bergantung pada inangnya – yang menginfeksi lalat dan mengubahnya menjadi “zombie” yang melaksanakan keinginannya.
Ditemukan lebih dari 160 tahun yang lalu, tindakan jamur ini sangat mencengangkan sekaligus mengerikan. Para ilmuwan sudah lama bertanya-tanya: Bagaimana jamur bisa mengendalikan otak lalat? Bagaimana ia “tahu” untuk melakukannya pada waktu tertentu? Gen apa dalam genomnya yang membantunya menjadi manipulator ulung?
Saat ini, serangkaian eksperimen mulai mengungkap ilmu di balik pengendalian pikiran yang menakutkan ini.
Nekrofilia yang fatal
Henrik H. De Fine Licht, ahli biologi evolusi di Universitas Kopenhagen, adalah salah satu dari sedikit orang di dunia yang bekerja dengan lalat rumah “zombie”, Musca domestik. Padahal awalnya tertarik dengan jamur E.otot karena dia ingin mempelajari patogen obligat, “Tentu saja saya juga tertarik dengan aspek manipulasi perilaku dan cara kerjanya,” katanya.
Detail-detail itu seperti bahan untuk film horor. Setelah jamur menginfeksi lalat, ia tidak langsung menuju ke organ vital namun mulai mengonsumsi lemak dan nutrisi lainnya terlebih dahulu, secara bertahap membuat lalat kelaparan namun tetap menjaganya tetap hidup. Hanya ketika ia kehabisan organ non-vital untuk dimakan barulah ia mulai mengendalikan perilaku lalat, sehingga menjamin kesinambungannya: Dengan memaksa lalat mencari ketinggian dan terjebak di sana, ia memastikan penyebaran spora yang luas.
De Fine Licht sangat tertarik dengan laporan yang menggambarkan bagaimana jamur memanipulasi lalat dengan membuat bangkai lalat betina menarik bagi lalat jantan yang sehat. Jantan terbang masuk dan mencoba kawin dengan mayat yang terinfeksi – dan segera terinfeksi. Untuk menyelidiki sifat atraksi fatal ini, De Fine Licht dan timnya menggabungkan bangkai lalat yang terinfeksi dan tidak terinfeksi untuk mengekstraksi dan menganalisis bahan kimia serta menganalisis udara di sekitar mayat. Mereka melaporkan pada tahun 2022 bahwa jamur melepaskan bahan kimia yang mudah menguap yang memikat pejantan untuk masuk.
Namun, belum sepenuhnya jelas apakah bahan-bahan yang mudah menguap menarik lalat jantan karena menjanjikan seks atau nutrisi, kata De Fine Licht. Hipotesis yang berhasil adalah bahwa mereka mungkin tertarik karena mengira itu adalah makanan. “Tetapi ketika mereka berada dalam jarak dekat, mereka mulai mencium senyawa yang tidak mudah menguap dari mayat – dan hal itu memicu perilaku seksual.”
Annette Jensen, ahli biologi organisme di Universitas Kopenhagen, juga memperhatikan sesuatu yang menarik tentang bagaimana serangga lain bereaksi terhadap bau lalat yang mati. Dia dan salah satu muridnya menemukan bahwa earwig – serangga yang memakan serangga lain – tertarik pada mayat lalat yang bersporulasi yang terinfeksi oleh serangga tersebut. E.otot dan lebih memilih memakannya dibandingkan mayat yang tidak terinfeksi atau mayat yang terinfeksi jamur jenis lain. Para ilmuwan mencapai kesimpulan mereka setelah melakukan percobaan di mana earwigs ditempatkan di antara dua jenis mayat dan dapat memilih mayat mana yang akan dituju.
“Mungkin ada sesuatu dengan volatilnya Entomophthora muscae hal ini juga menarik predator,” kata Jensen, yang menulis ulasan tentang jamur yang bersifat patogen terhadap serangga di dunia Review Tahunan Entomologi. “Ini mungkin sangat bergizi!”
Lalat buah masuk dalam daftar korban
Sebagian besar pekerjaan lalat zombi berfokus pada lalat rumah, namun ahli biologi molekuler dan ahli zombiologi dari Harvard, Carolyn Elya mengarahkan penelitiannya pada lalat buah setelah secara kebetulan menemukan beberapa lalat zombi di halaman belakang rumahnya ketika dia masih menjadi mahasiswa PhD di UC Berkeley. Dia telah mengeluarkan buah busuk sebagai umpan untuk menangkap lalat buah liar untuk percobaan dan terkejut melihat beberapa lalat buah mati dengan sayap terangkat dalam pose seperti itu, dengan spora berbulu putih di perut mereka. Dia dengan cepat mengurutkan beberapa DNA dari spora dan mengkonfirmasi firasatnya: Lalat buah ini adalah korbannya E.otot.
Elya terus menularkan Drosophila melanogastermodel laboratorium mapan yang telah dipelajari oleh para peneliti di seluruh dunia selama lebih dari satu abad. Dengan ini E. muscae-D. melanogaster sistem, dia ingin memanfaatkan yang berkuasa Drosophila perangkat genetik dan mempelajari otak lalat untuk memahami bagaimana jamur melakukan manipulasinya.
Dalam laporan tahun 2023, Elya dan rekan kerjanya menunjukkan bahwa jamur mungkin mengeluarkan sesuatu ke dalam “darah” lalat – hemolimfa – yang membantu memanipulasi neuron lalat. Ketika dia menyuntikkan hemolimfa dari lalat yang terinfeksi ke lalat yang tidak terinfeksi, lalat tersebut mulai berperilaku seolah-olah mereka telah menjadi zombie.
Elya juga menemukan bahwa neuron sirkadian lalat – yang membantunya melacak ritme harian – mungkin terlibat dalam perilaku mencari ketinggian yang sensitif terhadap waktu. Membungkam kumpulan neuron tertentu di otak menghambat aktivitas puncak lalat yang terinfeksi.
Elya juga ingin memahami pengendalian pikiran ini dari sudut pandang jamur — dan untuk itu, dia, De Fine Licht, dan yang lainnya baru-baru ini mengurutkan kejadian besar tersebut. E.otot genom. Berfokus pada strain yang menginfeksi lalat buah, para ilmuwan melaporkan menemukan gen yang mirip dengan yang disebut kerah putih 1yang berisi instruksi untuk membuat sensor cahaya biru dalam cetakan yang disebut Neurospora crassa. Di dalam N.crassa, kerah putih 1 berperan dalam ritme sirkadian – sehingga para ilmuwan berhipotesis bahwa gen ini mungkin terlibat dalam menentukan waktu yang tepat bagi lalat yang terinfeksi untuk mencapai puncaknya saat matahari terbenam, yang diikuti dengan kematiannya.
Para ilmuwan juga menemukan banyak gen yang dapat membantu jamur memanfaatkan sepenuhnya jaringan dan nutrisi lalat. Ini termasuk gen khusus yang mengkode enzim trehalase, yang mencerna trehalosa, gula utama dalam hemolimfa; protein seperti kitinase yang memecah kitin di kerangka luar lalat; dan lipase, yang memecah lemak.
“Itu masuk akal, bukan? Karena jamur ini sangat terspesialisasi dalam cara mereka memanfaatkan inangnya – bukan dengan membunuh mereka terlebih dahulu dan kemudian memakannya, yang merupakan strategi yang digunakan oleh banyak patogen generalis – namun sebaliknya, mereka tumbuh di dalam serangga,” kata Elya. “Mampu secara spesifik menargetkan setiap jaringan terakhir di inangnya adalah hal yang penting.”
Pencarian lebih banyak petunjuk terus berlanjut, dengan para peneliti bergerak melampaui genom statis untuk mempelajari salinan RNA dari gen yang dibuat ketika gen tertentu aktif. Dalam makalah penelitian yang belum ditinjau sejawat, Sam Edwards, peneliti pascadoktoral di Universitas Wageningen di Belanda, De Fine Licht, dan rekannya melaporkan analisis mereka terhadap RNA di kepala lalat rumah pada titik waktu yang berbeda setelah E.otot infeksi. Dengan mengetahui gen lalat dan jamur mana yang aktif di dalam kepala lalat, mereka berharap dapat mengetahui sekilas bagaimana jamur memanipulasi perilaku lalat.
Tim mendeteksi aktivitas gen jamur yang mirip dengan yang disebut misalnya yang terdapat pada virus zombifikasi tertentu. Virus-virus ini, seperti E.ototmemaksa korbannya yang terinfeksi – dalam hal ini, ulat bulu – untuk pindah ke lokasi yang tinggi, dan dengan cara yang lebih mengerikan dibandingkan yang dilakukan oleh jamur, menyebabkan ulat tersebut meleleh dan melepaskan partikel virus di bawahnya. Itu misalnya Gen berperan dalam perilaku pertemuan ulat yang disebabkan oleh virus ini, jadi para peneliti sekarang ingin mengetahui apakah gen tersebut ada di dalamnya E.otot adalah kunci untuk mendorong terjadinya pertemuan puncak pada lalat yang terinfeksi.
Lebih jauh lagi, pracetak De Fine Licht dan penelitian UC Berkeley baru-baru ini yang ditulis bersama Elya menemukan hal itu E.otot mungkin tidak beroperasi sendiri. Jamur tersebut tampaknya terinfeksi oleh virus sekaligus menjadi parasit pada lalat rumah dan lalat buah. Namun apakah virus ini membantu jamur mengendalikan lalat, masih harus dilihat.
Elya, De Fine Licht, dan lainnya masih ingin tahu bagaimana jamur memulai manipulasinya. Salah satu hipotesisnya adalah itu E.otot secara langsung melepaskan bahan kimia yang mengaktifkan neuron yang terlibat dalam perilaku terbang lalat. Namun, hipotesis lain adalah bahwa kehadiran jamur dan perubahan fisiologis yang diakibatkannya pada lalat memicu neuron lalat untuk melepaskan bahan kimia untuk memulai proses tersebut.
De Fine Licht ingin agar sistem jamur lalat zombie diajarkan di sekolah-sekolah untuk menarik minat para peminat sains muda. Dia dan Edwards baru-baru ini menerbitkan instruksi tentang cara mengamati jamur zombifikasi di laboratorium. “Hal ini dapat mendorong guru sekolah menengah dan pihak lain untuk mencobanya jika mereka mau,” kata De Fine Licht.
Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan mengumpulkan bangkai lalat dari lahan dan mengisolasi jamur dari bangkai tersebut.
“Atau Anda dapat mencoba menginfeksi beberapa lalat sehat di laboratorium dengan menyatukannya dengan mayatnya,” kata De Fine Licht. “Itu mungkin yang paling menyenangkan, bukan? Mencoba mengamati perilaku zombie di dalam kotak kecil.”
Artikel ini pertama kali terbit di Majalah Knowable, sebuah upaya jurnalistik independen dari Annual Review. Mendaftarlah untuk menerima buletin.