Хотя в фильмах ужасов есть известная пародия на помидоры-убийцы, никто, кажется, не сочинял ничего про гусениц - насекомых-вредителей, которые поедают сочные красные летние плоды.
Возможно, пришло время вдохновения от нового исследования, проведенного в Университете штата Пенсильвания.
Ученые обнаружили, что гусеница вида Helicoverpa zea, называемая томатным плодовым червем (чаще называемой американской кукурузной совкой), не только поедает помидоры и их листья, но и откладывает на растении насыщенную ферментами слюну, мешая его способности кричать о помощи.
Если все это звучит немного невероятно, начиная с концепции растений, взывающих о помощи, так как ученые также высмеивали эту идею, когда она была впервые предложена несколько десятилетий назад. Но снова и снова было показано, что когда они подвергаются атаке, растения могут излучать химические сигналы бедствия, заставляя своих собратьев устанавливать какую-то защиту. Классическим примером является запах свежескошенного газона, который вызывает выделение защитных соединений в близлежащих стеблях травы, которые еще предстоит срезать.
В некоторых случаях сигналы бедствия растений могут даже призвать на помощь другие виды. Вот это то что происходит с помидором. Когда гусеницы грызут листья растения, поры листьев выделяют летучие химические вещества, которые обнаруживаются одним из видов паразитов: осой, откладывающей яйца внутри гусениц (по аналогии с фильмом ужасов, как и в случае с несчастными космонавтами во франшизе «Чужие», для гусеницы это плохо кончается).
Поэтому исследователи штата Пенсильвания задались вопросом: могут ли гусеницы нанести ответный удар? В серии экспериментов они обнаружили, что ответ был положительным, что иллюстрирует ранее неизвестную стратегию вековой борьбы природы между хищником и жертвой.
Ключ к успеху - фермент в слюне гусеницы, который препятствует открытию пор в листьях томатов, сказал По-Ан Линь (Po-An Lin), ведущий автор исследования. Это означает, что листья менее способны подавать сигналы бедствия и, по-видимому, менее способны привлекать ос, которые могут прийти на помощь, сказал он.
Исследователи не использовали настоящих ос в исследовании, поскольку способность насекомых обнаруживать эти сигналы хорошо известна. Но команда измерила диаметр пор листа и уровни сигналов бедствия, которые исходили после воздействия слюны гусеницы.
Ученые сделали это как для гусениц, слюна которых содержала фермент, так и для тех, у которых его не было, в результате того, что их гены «отредактировали» с помощью популярной лабораторной техники под названием CRISPR. Конечно же, слюна с дефицитом ферментов не смогла заглушить сигнал бедствия растения.
Глюкозооксидаза (GOX) в слюне, секретируемой гусеницами на листья, вызывает закрытие устьиц у растений томатов. Это не дает растениям предупреждать соседние растения о присутствии поблизости травоядных (так как подавляется выброс HIPV), тем самым снижая защитные механизмы растений. Фото: Po-An Lin, Penn State
Это было убедительным аргументом, сказал Крис Мартин (Chris Martine), генетик растений из Университета Бакнелла, не принимавший участия в исследовании.
«Это невероятно круто», - сказал он. «Я определенно собираюсь выучить это».
Пока неясно, как результаты могут быть использованы в сельском хозяйстве, но нет сомнений в том, что помощь в сдерживании гусениц будет приветствоваться теми, кто выращивает помидоры и другие культуры. Этот вид гусениц также питается кукурузой, хлопком, соевыми бобами, клубникой и каннабисом и хорошо укоренился в Северной и Южной Америке, говорит профессор энтомологии Университета штата Пенсильвания, Гэри Фелтон (Gary W. Felton), старший автор исследования.
«Это очень успешная гусеница», - сказал он.
В зависимости от рассматриваемой культуры фермеры дают ей разные прозвища, например, кукурузный червь или совка хлопковая (относися к виду Helicoverpa armigera). По его словам, одной из превентивных стратегий может быть разведение растений, которые менее восприимчивы к воздействию фермента.
Фелтон исследовал фермент слюны насекомых более 20 лет. В предыдущих исследованиях он и его коллеги показали, что он подавляет выработку никотина в растениях табака, делая эти растения менее токсичными для насекомых при поедании.
Но новое исследование, в котором он и Линь сотрудничали с несколькими другими университетами, является первым доказательством того, что фермент может мешать растению кричать о помощи, по словам Фелтона.
Как трезвомыслящие ученые, Фелтон и Линь не сформулировали это таким образом, приписывая человеческие эмоции тому, что, по сути, является чем-то вроде химического боевого соперничества и стычек между растением и насекомым.
Но когда университетский специалист по связям с общественностью Сара ЛаДжеунесс (Sara LaJeunesse) написала в пресс-релизе, что это похоже на «сцену из фильма ужасов», Фелтон был готов проникнуться чувством юмора по этому поводу.
В конце концов, название исследования, опубликованного в журнале New Phytologist, начинается со слов «Отключение сигнала тревоги».
Запуская закрытие пор листа, фермент гусеницы может повредить растение разными способами, а не только одним. По словам Фелтона, помимо того, что это приводит к меньшей способности выделять химические вещества, вызывающие тревогу, закрытые поры, вероятно, менее способны регулировать температуру растения.
Он поблагодарил Линя, изучавшего стресс от засухи у растений томатов, за идею исследования.
«Он - мозг, стоящий за всем этим», - сказал Фелтон. «Я отдаю ему должное за то, что он собрал все воедино».
Лаборатория Фелтона теперь планирует изучить, может ли подобное явление происходить с другими типами гусениц, подав заявку на гранты от обычных типов агентств, которые финансируют академические исследования.
Но, может быть, голливудская студия могла бы подсластить сделку?
Источник: Phys.org
