Томаты превратили поедавших их гусениц в каннибалов

flickr / Lisa

Биологи из Университета Висконсин (США) обнаружили, что естественная защитная реакция томатов в ответ на повреждение приводит к усилению каннибализма среди гусениц, которые кормятся на этих растениях. Под действием растительных гормонов — производных жасминовой кислоты — томаты вырабатывают токсины, и вредителям не остается ничего другого, как питаться друг другом. Исследование в виде краткого сообщения опубликовано в журнале Nature Ecology&Evolution.

Чтобы защитить урожай от вредителей, фермеры обрабатывают растения гербицидами, однако у растений есть и собственные защитные механизмы, которые успешно срабатывают, если вредителей не слишком много. Компоненты слюны насекомых служат сигналом для растений к выработке защитных летучих веществ. Эти вещества могут выполнять разные функции: непосредственно отпугивать вредителей, привлекать хищников (например, ос), которые очистят растение от гусениц, или стимулировать выработку токсинов, которые делают растение несъедобным. Примером таких естественных гербицидов служат производные жасминовой кислоты, которые вырабатываются в присутствии вредителей и стимулируют выработку в листьях ингибиторов протеаз. Эти вещества белковой природы блокируют пищеварительный процесс у насекомых и, таким образом, существенно снижают питательную ценность листьев. Однако гусеницы могут временно пережить потерю кормовой базы — в отсутствие листьев они просто начинают поедать друг друга.

Авторы работы предположили, что растения используют эту особенность поведения гусениц как защитную стратегию и проверили гипотезу на примере томатов и гусениц малой совки (Spodoptera exigua). Трехнедельные растения искусственно обрабатывали тремя разными концентрациями метилжасмоната — эфира жасминовой кислоты, который томаты используют как сигнал к развертыванию обороны против гусениц. На каждое растение после обработки подсаживали восемь гусениц — такого количества было бы достаточно, чтобы съесть все листья, пока растение не успело среагировать самостоятельно. В течение нескольких дней исследователи контролировали количество листьев и количество гусениц на растениях. Оказалось, что при высоких концентрациях метилжасмоната гусеницы куда менее охотно ели листья томатов — количество оставшейся биомассы в четыре раза превышало количество листьев на контрольных растениях, которые ничем не обрабатывали. Вследствие этого на обработанных растениях гусеницы начинали заниматься каннибализмом гораздо раньше (хотя к концу эксперимента через неделю гусеницы везде съедали друг друга, как следует из приведенного графика).

Хотя растения, как говорилось выше, изобрели разные способы расправляться с вредителями, гипотеза о том, что защитные механизмы могут стимулировать каннибализм, ранее не высказывалась. Растения выигрывают от этого дважды: сохраняют биомассу, делая ее невкусной, и снижают количество вредителей в результате того, что те поедают друг друга. Исследование может иметь и прикладной смысл — для защиты от вредителей вместо синтетических гербицидов можно использовать растительные гормоны. Впрочем, насекомые со временем учатся использовать любые источники пищи — например, недавно мы писали, что личинки восковой моли едят полиэтилен.

Дарья Спасская

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.