Смъртоносна собствена цел: гъсениците привличат врагове

Зеленият аромат е гъсеница на тютюневия рой за Verhøngnis

Прясно излюпена гъсеница на американския тютюнев рояк (Manduca sexta) е нападната от хищна дървеница от рода Geocoris. © Матей Филм
чете на глас

Гъсениците на тютюневия рояк живеят в дилема: Когато се хранят, те неволно и рязко превръщат растителните съставки в сигнали за най-лошите си хищници, яростните бъгове. Задействането на този процес, както изследователите сега отчитат в Science, е ензим в храносмилателните им секрети. От друга страна, гъсениците се нуждаят от този секрет, тъй като ги предпазва от бактериални инфекции.

Растенията имат сложна отбранителна система. Те са в състояние да се защитят не само директно срещу хищници, като произвеждат токсини, но и косвено. Те излъчват специални ароматни молекули в атмосферата, които се възприемат от насекомоядни паразитни оси или хищници; След това те летят до нападнатото растение и изяждат или паразитизират вредителя си - до предимството за оцеляване на растението. Почти всички растения включват някои от защитните си сили само когато гъсеница всъщност ги изяжда.Как растението разпознава вредителя?

Търсене на следи от "зеления аромат"

„Тя не може да види своите нападатели, но те биха могли да бъдат предадени от храносмилателни вещества, които обикновено се съдържат в устните им секрети и влизат в контакт с листата, когато се хранят“, казва Силке Алман от Института за химическа екология „Макс Планк“. Тя и нейните колеги търсят конкретно растения за вещества, сигнални вериги и метаболитни пътища за този случай на защита. Наскоро учените станаха наясно със съставките на див тютюн, наречен "летливи зелени листа". Зелените тютюневи листа отделят тези съединения след раняване.

Храносмилателната секреция на гъсеници насърчава атрактантното производство

След допълнителен анализ на тези аромати учените установяват, че количеството на определен зелен аромат, (Е) -2-хексенал, се увеличава бързо, след като храносмилателните секрети от тютюневите рояци се прилагат върху ранени листа. Алдехидният хексенал се среща в тютюневото растение в две изомерни форми: (Z) -3-хексенал и (E) -2-хексенал. „Ние предположихме, че повишената честота на (Е) -2-хексенал може да бъде стръв за хищни бъгове. Винаги откриваме тези бъгове, когато гъсениците на тютюневите листа се излюпят от яйцата на молци и започнат да се хранят с тютюневи листа “, казва Иън Болдуин.

Експериментална настройка в полето: От долната страна на тютюневото листо са яйца, млада гъсеница и наскоро приземен бъг за грабежи. MPI Химична екология / Дани Кеслер

За да направят това предположение, учените залепили яйца върху листа от растящи тютюневи растения в полето и прилагали непосредствено до него различни ароматни смеси с помощта на Wattest bchen. След дванадесет и 24 часа съдбата на яйцата беше определена. Резултатът: главно парфюмираните с ZK der растения показват малка загуба на снасяни яйца, докато малко под една четвърт от яйцата на EK der Растенията от хищни насекоми от рода Geocoris бяха унищожени. показ

Ензимът задейства бързото преобразуване

Забележително беше бързото време на реакция след края на делото за защита: за по-малко от час трансформацията на молекулите от Z в Е беше завършена и след по-малко от 24 часа беше извършен грабеж и унищожаване на яйцата. В по-нататъшни експерименти изследователите установяват, че трахеалната секреция вероятно е ензим, изомераза, който измества съотношението Z: E към (E) -2-хексенал.

Другите косвени защитни мерки на растенията, които първо трябва да пуснат в експлоатация нови метаболитни пътища, преди дори да могат да формират и излъчват сигнали за аромат, са значително по-бавни, обяснява Иън Болдуин. Образуването и предаването на (E) -2-хексенален аромат става толкова бързо, че при търсене на летящи бъгове се получава достатъчно "химическа" информация за точното местоположение на храненето на тяхната плячка върху листа. Именно тази индикация за местонахождението на техния враг, предадена от сигнала за аромат, прави повикването на химическата аларма за растението толкова ефективно.

Тръпна разходка между защитата от бактерии и опасността от насекоми

Въпреки това, един въпрос остава без отговор: Защо промиването на устата на тютюневите опрашители съдържа вещество, което в крайна сметка се превръща в смъртоносна отрова веднага щом се грижат върху тютюневите листа? Allmann и Ian Baldwin предполагат, че образуването на (E) -2-хексенал може да защити гъсениците от други нападатели, например от бактериални инфекции. Вредните микроорганизми, обилни и приемани с храната от листа всеки ден, могат да бъдат унищожени бързо и ефективно от (E) -2-хексенал, защото това вещество е известно, че е мощен антибиотик.

Това води до екзистенциална разходка по гъсета за гъсениците: От една страна те преминават през доставката на (E) -2-хексенал риск да бъдат атакувани унищожително от бъгове, но от друга страна гарантира наличието на (E) -2 -Hexenal здравословна, небактериална храна. Истинският победител в тази хранителна верига обаче е хищният бъг, защото той се появява невредим и уморен от състезанието - благодарение на чувствителните им антени, с които те могат да миришат на (E) -2-хексенал дори в най-малки количества.

(Институт за химическа екология на Макс Планк, 27.08.2010 г. - НКО)