В извечной борьбе растений и насекомых произошел заметный эволюционный сдвиг: молочай нашел новый способ противостоять бабочкам-монархам. Исследование, опубликованное в «Трудах Национальной академии наук», показало, как растение обошло защитные механизмы насекомых.
Долгое время бабочки-монархи успешно боролись с токсинами молочая — карденолидам. Насекомые вырабатывали механизм, блокирующий связывание яда с ферментом-мишенью в их клетке. Более того, бабочки научились накапливать токсины в крыльях — так они отпугивают птиц, которые пытаются их съесть.
Группа ученых детально изучила токсины 52 видов молочая и проанализировала их молекулярную структуру. Цель состояла в том, чтобы понять, как растения преодолевают защиту устройств к токсинам травоядных.
Результат удивил исследователей: почти 70% видов молочая содержат в токсинах особый структурный элемент — азотно-серное кольцо. Эта небольшая модификация существенно повышает способность яда связываться с целевыми ферментами в организме бабочки. Примечательно, что разные виды молочая независимо друг от друга развили эту инновацию — даже те, что эволюционировали по разным линиям.
Это структурное новшество открывает новые возможности для определения химических токсинов в природе. Это очень простая модификация имеет огромное значение с точки зрения ее экологического эффекта, потому что теперь эта молекула токсична для бабочек-монархов.
Работа ученых показала, что эволюция защиты растений — это не просто наращивание токсичности. Структурные изменения молекул способны кардинально менять взаимодействие видов.
Открытие стало для команды настоящей неожиданностью. Исследователи выяснили, что разные виды молочая — даже те, что развивались совершенно независимо, — пришли к одному и тому же решению. В их токсинах появились похожие структурные изменения.
Раньше биологи думали, что все просто: растение становится более ядовитым, а насекомое постепенно привыкает к яду. Но природа придумала более хитрый механизм. Растения не просто «накачивают» токсины — они меняют саму структуру молекул. Из-за этого борьба между молочаем и бабочками оказывается намного сложнее, чем казалось раньше: это не прямая гонка «кто кого», а целая череда разнообразных эволюционных ходов.
Ранее Наука Mail рассказывала, что будет, если в мире исчезнут все пауки.
