Камикадзе насекомого мира

Биологам удалось расшифровать защитный механизм, который используют безобидные насекомые для защиты от врагов. Они научились готовить из своих соплеменников «камикадзе». К такому интересному открытию пришла британско-норвежская команда ученых, которая исследовала механизмы защиты капустной тли от хищников.

Авторы утверждают, что в качестве основного поражающего инструмента тля использует жестокое и страшное химическое оружие.

Подробностями военной тайны из мира насекомых с читателями «Газеты.Ru» поделился руководитель исследования, доктор Глен Пауэлл из Имперского колледжа (Лондон, Великобритания):

«Наша научная группа выяснила, что капустная тля Brevicoryne brassicae выработала химическую систему защиты от своего основного врага – божьей коровки. Она научилась использовать вторичные метаболиты растений (глюкозинолаты). Тля получает их из растения, на котором паразитирует, и накапливает в крови (гемолимфе).

Также эти насекомые вырабатывают фермент мирозиназу, который содержится в мускулах головы и груди».

«Когда на тлю нападает хищник, оба компонента смешиваются в его желудке. Происходит химическая реакция, и получается аллилизотиоцианат, иначе называемый горчичным маслом. Оно-то и отравляет божью коровку», – говорит Пауэлл.

То есть «тля-камикадзе» погибает, но защищает сородичей из колонии от дальнейшего уничтожения. Вот почему ученые в своей статье, которая вышла 10 июля в онлайн-версии научного журнала Proceedings of the Royal Society B, дали капустной тле прозвище – «ходячая горчично-масляная бомба».

«И ранее было известно, что тля накапливает глюкозинолаты и вырабатывает мирозиназу, – пояснил доктор Пауэлл в разговоре с корреспондентом «Газеты.Ru». – Но только предполагалось, что эта система помогает насекомым защищаться от врагов. В нашем исследовании мы меняли содержание глюкозинолатов в рационе подопытной тли, посадив последнюю на принудительную диету. Тля прекрасно справлялась с личинками божьей коровки, когда употребляла глюкозинолаты. Но защита полностью исчезала при отсутствии глюкозинолатов в ее питании».

Ученые выращивали две экспериментальные группы капустной тли. Первая группа сидела на диете с нулевым содержанием одного из глюкозинолатов – синигрина, вторая – на однопроцентной синигриновой диете. Подопытной тлёй кормили личинки двуточечной божьей коровки Adalia bipunctata. Личинки, которые питались тлёй из первой группы, прекрасно себя чувствовали. Но когда коровки поели тлю из второй группы, то начали умирать. Из тех, кто ел крылатую тлю, умерли 17% божьих коровок. Из тех, кто поел бескрылых насекомых второй группы, не выжил никто.

«Действительно, в колонии взрослая тля представлена двумя формами – крылатой и бескрылой. Мы доказали, что бескрылая тля продолжает накапливать глюкозинолаты в процессе роста. Но крылатая форма теряет накопления этих веществ. Мы предполагаем, что они ей больше не нужны, потому что крылатая тля получает альтернативный способ спасения от врагов – в случае опасности может просто улететь. Поэтому она уже и не нуждается в подобной химической защите».

«Мы пока не знаем, эффективны ли эти химические компоненты бомбы против других врагов тли. Однако известно, что вещества, участвующие в системе защиты, например изотиоцианаты, присутствуют во многих растительных продуктах и имеют важное медицинское значение для человека», – подытожил доктор Глен Пауэлл.

Результаты данной научной работы для «Газеты.Ru» прокомментировал Илья Захаров-Гезехус – доктор биологических наук, член-корреспондент и советник РАН, главный научный сотрудник Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН:

«Я и сам занимаюсь в данное время разведением божьих коровок и знаю, что не всякая тля для них – подходящий корм. Однако работа Пауэлла с коллегами первая, в которой расшифрован механизм химической защиты некоторых видов тлей от врагов. Известно, что некоторые насекомые накапливают вещества, содержащиеся в растении, которыми они питаются. И в дальнейшем используют эти вещества для своей защиты. Оригинальность обсуждаемой работы в том, что в ней показано, что капустная тля выработала способность производить специальный фермент, превращающий поглощаемое из растения вещество – глюкозинолат – в токсические соединения. Эта химическая реакция происходит в теле тли, на которую уже напала коровка. При этом подвергшаяся нападению тля погибнет, но на ее сестер хищник больше нападать не будет».

«Это хороший пример процесса, который в теории эволюции называется групповым отбором, – говорит Захаров-Гезехус.

– Мне неизвестно, имеет ли такую защиту капустная тля, обитающая в России, но, вероятнее всего, имеет».

Интересно, что впервые такой механизм защиты с использованием мирозиназы и глюкозинолатов нашла у растений американско-германская группа под руководством Андреаса Рацка из Института химической экологии (общество им. Макса Планка, Германия) в 2002 году. Ученые обнаружили, что химические компоненты бомбы содержатся в разных тканях капусты. При повреждении капустного листа вещества смешиваются и образуют изотиоцианат, защищающий растение от вредителей. Впрочем, уже понятно, что на капустную моль этот яд не действует. Как и на бабочку белянку репную (что подтверждено более ранними исследованиями).