Растения привлекли млекопитающих плодами с повышенной концентрацией спирта

Концентрация этанола во фруктах и ягодах растений, чьи семена переносят млекопитающие, оказалась выше, чем у растений, которые расселяются с помощью птиц. К такому выводу пришли исследователи, проанализировав содержание спирта в плодах 37 видов растений из сухих тропических лесов Коста-Рики. По мнению авторов, повышенная концентрация этанола позволяет растениям привлекать млекопитающих, поскольку те при поиске пищи обычно пользуются обонянием и ориентируются на запах спирта при поиске и выборе самых спелых плодов. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the Royal Society B.

Спелые фрукты и ягоды часто забраживают из-за деятельности дрожжей, которые преобразуют сахара в этанол. Употребление таких плодов в пищу может привести к опьянению или нанести вред здоровью. Однако многие млекопитающие, например, некоторые приматы, с удовольствием поедают плоды с повышенной концентрацией спирта. Вероятно, этиловый спирт повышает аппетит этих животных и служит для них источником дополнительных калорий, а его запах может приводить их к плодоносящим растениям.

Команда специалистов под руководством Аманды Мелин (Amanda D. Melin) из Университета Калгари предположила, что повышенная концентрация этанола в плодах может быть адаптацией, позволяющей растениям привлекать млекопитающих, которые распространяют их семена. Хотя растения не производят спирт самостоятельно, они могут обеспечить симбиотическим дрожжам более подходящие условия для синтеза этого вещества, например, увеличив содержание сахара в мякоти. Если эта идея верна, то в плодах видов, чьи семена разносят млекопитающие, должно быть больше спирта, чем у видов, которые доверяют распространение семян птицам. Дело в том, что пернатые, как правило, относятся к этому соединению равнодушно или даже негативно. Кроме того, при поиске пищи они обычно ориентируются на зрение, а не на обоняние, так что их было бы трудно привлечь запахом этанола.

Чтобы проверить данную гипотезу, Мелин и ее коллеги отправились в природоохранную зону Гуанакасте на северо-западе Коста-Рики. В 2019-2022 годах они собрали в местных сухих тропических лесах спелые плоды 70 видов растений и измерили концентрацию этанола в плодах 37 из них. Концентрации больше ноля и меньше 0,1 процента считались низкими, от 0,1 до 1 процента — средними, а более одного процента — высокими.

Кроме того, исследователи разделили растения на несколько групп в зависимости от того, кто поедает их плоды и, соответственно, распространяет их семена. Сделать это было нетрудно, поскольку растения по-разному привлекают млекопитающих и птиц к своим плодам, в первом случае полагаясь на запах, а во втором — на яркую расцветку. Плоды весом больше пяти грамм, с неяркой окраской и скорлупой или шипами, авторы отнесли к группе распространяемых млекопитающими (таких оказалось 16), а яркие плоды весом меньше пяти грамм и без защитной оболочки — к группе распространяемых птицами (их в выборке было 14). Остальные плоды попали в смешанную категорию.

Мелин с соавторами допускали, что родственные связи разных видов растений могут влиять на концентрацию этанола в их плодах. Поэтому сначала они поискали корреляции между двумя этими факторами. Обнаружить их не удалось. Таким образом, содержание спирта в плодах можно считать эволюционно гибким признаком, который слабо зависит от положения на филогенетическом древе.

В то же время исследователи смогли выявить достоверную корреляцию между концентрацией этанола в спелых плодах и тем, распространяют ли их млекопитающие или птицы (смешанную группу в этом анализе не учитывали). И средняя, и максимальная концентрации спирта оказались выше в плодах, которые расселяются с помощью млекопитающих (p меньше 0,05 в обоих случаях). Самая большая во всей выборке концентрация этанола была выявлена в похожих на сливы плодах желтого момбина (Spondias mombin) из семейства анакардиевых (Anacardiaceae) — более 1,5 процента. Семена этого вида распространяют млекопитающие.

Таким образом, авторам удалось подтвердить идею о том, что растения могут привлекать млекопитающих к своим плодам за счет повышенной концентрации этанола. Скорее всего, запах спирта привлекает этих животных не сам по себе, а служит сигналом о награде в виде сладких фруктов и ягод. Ориентируясь на него, млекопитающие быстрее находят плоды, выбирают наиболее спелые из них и переносят семена, в первую очередь с пометом. Кроме того, они распространяют споры дрожжей, которые отвечают за синтез этанола во фруктах и ягодах. Таким образом, дрожжам выгодно помогать растениям в привлечении млекопитающих, хотя раньше считалось, что эти грибы конкурируют с животными за сахара в плодах и вырабатывают спирт, чтобы отпугнуть их.

Исследование также свидетельствует, что некоторые дикие млекопитающие регулярно поедают пищу, которая содержит высокие концентрации этанола. По мнению исследователей, такой рацион должен стимулировать появление адаптаций, обеспечивающий быструю и эффективную переработку данного соединения. В пользу этой идеи говорят результаты предыдущих работ, согласно которым у людей и других африканских человекообразных обезьян, а также мадагаскарских руконожек (Daubentonia madagascariensis) есть мутация в гене ADH7, которая ускоряет метаболизм этанола в 40 раз.

Ранее приматологи выяснили, что паукообразные обезьяны из рода коат (Ateles) предпочитают фрукты, пораженные насекомыми. Поедая такие фрукты вместе с личинками, обезьяны компенсируют нехватку белка в рационе. Обычно коаты получают белок из плодов фикусов, внутри которых развиваются личинки ос-опылителей. Однако там, где эти деревья редки или не растут совсем, обезьянам приходится обходиться червивыми фруктами.