Растение из Северной Америки уличили в ловле насекомых цветоносными стеблями

Ботаники обнаружили двенадцатую группу хищных растений. Им удалось подтвердить, что многолетняя трава Triantha occidentalis, которая растет на западном побережье Северной Америки, ловит мелких насекомых с помощью клейких волосков на цветоносном стебле. Так растение получает азот и фосфор. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, почти все хищные растения стараются развести в пространстве ловчие органы и цветки, однако трианта этого не делает — вероятно, потому что охотится на мелких двукрылых и жуков, а опыляют ее крупные пчелы и бабочки, которым клейкие волоски не страшны.

Некоторые виды растений охотятся на животных, чтобы компенсировать нехватку минеральных веществ, в первую очередь азота и фосфора. Например, венерина мухоловка (Dionaea muscipula) хватает насекомых с помощью капканов из видоизмененных листьев, а непентесы (Nepenthes) используют для этого ловчие кувшины. Ботаники предполагают, что хищные формы независимо возникали в разных группах цветковых растений одиннадцать раз. А в общей сложности в мире существует около 800 видов растений-хищников, которые относятся к тринадцати семействам и двадцати родам.

За последние двадцать лет специалисты описали всего одну новую группу хищных растений — представителей рода Philcoxia, который произрастает только в Бразилии. Однако команде ботаников во главе с Цяньши Линем (Qianshi Lin) из Университета Британской Колумбии удалось расширить список растений, научившихся охотиться на животных.

Внимание исследователей привлекла многолетняя трава Triantha occidentalis с западного побережья Северной Америки. Это однодольное растение, известное науке с конца XIX века, встречается на бедных минеральными веществами влажных почвах, например, на болотах, где соседствует с хищными росянками (Drosera rotundifolia) и жирянками (Pinguicula vulgaris). Летом трианта отращивает прямостоячие безлистные стебли высотой до восьмидесяти сантиметров, на вершинах которых появляются цветки. Эти стебли, особенно их верхние части, покрыты липкими железистыми волосками красноватого цвета, немного напоминающими ловчие волоски росянок. К ним нередко прилипают мелкие насекомые, что можно заметить даже на отдельных гербарных образцах.

Некоторые специалисты давно подозревают трианту в принадлежности к растениям-хищникам. Помимо экологических предпочтений и особенностей строения, на это указывает потеря генов из комплекса ndh, характерная также для хищных растений из семейства Lentibulariaceae (к нему относятся жирянки и пузырчатки). Тем не менее достоверных подтверждений у данной идеи до сих пор не было.

Чтобы разобраться, действительно ли T. occidentalis охотится на насекомых, Линь и его коллеги оценили концентрацию азота в листьях этого растения и соседствующих с ним видов. Оказалось, что содержание азота в листьях трианты довольно низкое и примерно совпадает с таковым у местных росянок (у двух видов нехищных растений, которые растут неподалеку, в тканях содержится больше азота). Кроме того, в листьях триант и росянок повышена концентрация изотопа азота ¹⁵N, что указывает на питание насекомыми.

На следующем этап исследователи поместили мушек-дрозофил, в тканях которых за счет особого рациона была искусственно повышена концентрация ¹⁵N, на цветоносные стебли трианты, листья местной росянки и стебли мелколепестника (Erigeron peregrinus), растущего здесь же нехищного растения из семейства астровых. В результате концентрация азота и соотношение его изотопов в тканях мелколепестника не изменились. Кормление росянки привело к увеличению концетрации ¹⁵N в листьях на 550 промилле, а трианты — на 7,5 промилле. При этом в других тканях T. occidentalis концентрация ¹⁵N выросла намного сильнее, хотя и на короткое время: в плодах до 26,38 промилле, а в цветоносном стебле — до 535 промилле.

Результаты свидетельствуют, что трианта действительно охотится на насекомых и получает из них азот, который временно накапливается в репродуктивных органах. Отсюда он, вероятно, со временем переносится в корневище и корни, где хранится в течение нескольких лет.

На последнем этапе Линь и его соавторы оценили, выделяют ли клейкие волоски на стебле трианты ферменты, необходимые для переваривания насекомых. Анализ подтвердил, что данный вид производит фосфатазу, которая позволяет хищным растениям получать из добычи фосфор (данный фермент легче всего выявить, поэтому ученые сосредоточили внимание именно на нем). Это же соединение синтезируют росянки — но не мелколепестники.

Авторы заключают, что T. occidentalis представляет новую, двенадцатую группу хищных растений (и первый пример хищных растений в порядке частухоцветных (Alismatales)). Скорее всего, близкий североамериканский вид T. glutinosa также относится к хищникам: на его стеблях ботаники находили погибших насекомых. А вот у третьего вида рода с этого континента, T. racemosa, железистые волоски развиты не так сильно, так что он, возможно, не является хищным.

Линь и его коллеги отдельно отмечают, что почти все известные хищные растения стараются пространственно развести ловчие органы и цветки, чтобы не съесть собственных опылителей (лишь у отдельных видов небольшое количество клейких волосков растет на цветоносном стебле, но они составляют очень малую долю от общей площади ловушки). Однако трианта ловит насекомых исключительно цветоносным стеблем. Исследователи полагают, что данное растение разрешает компромисс между охотой и опылением за счет того, что в его ловушки попадаются лишь мелкие двукрылые и жуки, а цветки привлекают более крупных пчел и бабочек, которые слишком сильны, чтобы прилипнуть к волоскам на стебле.

Некоторые хищные растения способны ловить не только насекомых, но и мелких позвоночных. Например, несколько лет назад канадские ученые обнаружили, что насекомоядное растение саррацения пурпурная (Sarracenia purpurea) поедает саламандр. Происходит это часто: амфибии могут встречаться в ловушках 18-19 процентов растущих на болоте хищных растений.

Сергей Коленов