Аромат скошенной травы оказался сигналом бедствия в стомиллионной войне растений и насекомых

Запах свежескошенной травы, который у многих ассоциируется с летом и загородным отдыхом, на самом деле представляет собой сложный химический сигнал бедствия. Исследователи из Национального тайваньского университета выяснили, что этот аромат является частью древней эволюционной борьбы между флорой и фауной, начавшейся еще в меловой период, около 100 миллионов лет назад.

Химическая сигнализация растений

При повреждении — будь то лезвие газонокосилки или зубы вредителя — растения выделяют в воздух особые органические соединения, называемые летучими веществами зеленых листьев. Эти молекулы служат предупреждением для соседних растений, помогая им подготовить собственные защитные механизмы, а также выполняют ряд других важных функций:

• отпугивают травоядных вредителей;
• подавляют развитие болезнетворных микроорганизмов и грибков;
• привлекают хищных насекомых, которые уничтожают вредителей, поедающих растение.

За характерный травяной аромат отвечают конкретные соединения: Z-3-гексеналь придает запаху свежий листовой оттенок, а E-2-гексеналь добавляет более резкие, острые ноты. Переход одного вещества в другое контролирует особый растительный фермент — гексенальизомераза. Изменяя соотношение этих компонентов, растение способно оперативно корректировать свой химический сигнал, повышая его эффективность в зависимости от типа угрозы.

Ответный ход насекомых

В ходе исследования биологи обнаружили, что насекомые нашли способ взломать эту защитную систему. Гусеницы некоторых видов бабочек в процессе эволюции обзавелись собственной версией фермента гексенальизомеразы, которая выделяется вместе с их слюной при поедании листьев. Это позволяет вредителям напрямую модифицировать сигналы бедствия, которые подает поврежденное растение.

Особый интерес ученых вызвала гусеница табачного бражника. Ее высокоактивная слюна стимулирует выработку резких химических соединений на поврежденных листьях томатов. Целесообразность такого поведения пока остается загадкой для науки, так как это должно привлекать естественных врагов гусеницы. Однако специалисты предполагают, что подобные изменения в химическом составе листа могут приносить вредителю пользу, например, защищая его от патогенных микробов.

Конвергентная эволюция биологического оружия

Данное открытие представляет собой классический пример конвергентной эволюции, при которой не связанные друг с другом организмы независимо приходят к схожим решениям в процессе адаптации. И растения, и насекомые научились управлять летучими сигналами тревоги, но используют для этого совершенно разные семейства белков.

В обзоре авторов исследования отмечается, что появление этих механизмов совпадает по времени с периодом бурного распространения цветковых растений на Земле. По словам соавтора работы Юй-Сянь Линя, исследование связывает воедино физиологию растений и насекомых, химическую экологию и эволюционный анализ. В следующий раз, почувствовав знакомый запах скошенной травы, стоит помнить, что это не просто приятный аромат, а отголосок древнего противостояния, которое продолжается миллионы лет. Результаты работы ученых были опубликованы в научном журнале Nature Ecology & Evolution.