Наши партнеры

Как могла возникнуть такая защитная система? Скорее всего случайным путем. Представим себе, что у данного растения произошла мутация, затронувшая тот или иной метаболический путь, в результате чего в растении началось образование какого-то нового соединения. Если это соединение оказалось ядовитым или неприятным для вредителей, то шансы на выживание у такого растения, естественно, повысились по сравнению с его «более вкусными» сородичами; поедать в первую очередь будут, конечно, их. Соответственно увеличились и шансы на то, что ген, контролирующий синтез этого соединения, будет передан следующему поколению растений. Если бы такое изменение произошло у всех растений, то насекомым стало бы нечем кормиться. Однако насекомые тоже обладают чрезвычайно сильной изменчивостью. Случайная мутация может сделать насекомое толерантным к яду, и оно получит возможность питаться тем, что для других непригодно; поэтому оно выживет и будет преуспевать в условиях, неблагоприятных для других особей того же вида. В результате мутантное насекомое передаст свой ген устойчивости большему числу особей в следующем поколении. Следствием этого будет параллельная эволюция, в которую вовлекаются, как уже отмечалось выше, не отдельные особи, а целые популяции растений и насекомых, изменяющиеся совместно.

Вещества, служащие растениям для защиты от насекомых, очень разнообразны. Среди них имеются ядовитые, способные убить любое животное, которое вздумает отведать такое растение; поэтому животные, лишенные соответствующего противоядия, обычно ощущают опасность и избегают ядовитых растений, не едят их. Другая группа веществ придает растениям неприятный вкус, что также отпугивает растительноядных животных, так что иногда они даже и не прикасаются к подобным «невкусным» растениям. Вероятно, именно эту роль играют у растений многочисленные изопреноидные соединения, в частности терпены и эфирные масла. Для любого животного, по-видимому, токсичны присутствующие в растениях алкалоиды, цианогенные гликозиды и некоторые «необычные» аминокислоты. Цианогенные гликозиды разлагаются при повреждении ткани с выделением цианистого водорода, что делает их очень мощными репеллентами. Токсичные аминокислоты, присутствующие в семенах тропических представителей семейства бобовых, вызывают летальный эффект, очевидно, вследствие того, что они включаются в синтезируемые организмом белки вместо нормальных аминокислот. Насекомые, которые могут без вреда для себя кормиться на растениях, содержащих какое-нибудь ядовитое соединение, обладают способностью либо разрушать это соединение, либо связывать его химически и таким путем переводить в неактивную форму. Еще один способ избежать опасности отравления обнаруживается у зерновки (сем. Bruchidae), устойчивой к токсичной аминокислоте канаванину. Это насекомое питается семенами Dio-dea megacarpa, в которых содержится 8% канаванина, а между тем, как известно, даже 0,25% канаванина достаточно для летального действия. Причина такой устойчивости заключается в данном случае в том, что имеющаяся у насекомого аргинил-тРНК-синтетаза обладает способностью отличать аргинин от канаванина и выбирать «правильную» аминокислоту.

Следующим шагом на этом пути можно считать такую ситуацию, когда вещество, токсичное для всех других насекомых, не просто обезвреживается в организме адаптировавшегося к нему вида, но становится для этого вида аттрактантом; особи такого вида обнаруживаются обычно только на растении, содержащем данное вещество, и не встречаются больше нигде. Так гусеницы Papilio ajax кормятся лишь на листьях некоторых зонтичных, содержащих определенные эфирные масла, главным образом метилхавикол и терпен карвон. Только в присутствии этих веществ гусеницы приступают к кормлению; они поедают даже фильтровальную бумагу, смоченную чистым карвоном.

Естественно, возникает вопрос: выигрывают ли что-нибудь в свою очередь те ядовитые растения, к которым насекомое адаптируется? Оказывается, в иных случаях выигрывают. Насекомые, которые кормятся на них без вреда для себя, накапливают в своем организме растительный яд и приобретают в результате этого сильный запах, отпугивающий не только врагов этих насекомых, но и других растительноядных животных. Это обстоятельство порождает довольно хороший симбиоз между такими растениями и насекомыми.

Жизнь растения