Способность еловых короедов адаптировать и усиливать природные антимикробные вещества деревьев открывает новые горизонты в понимании скрытой «гонки вооружений» в лесных экосистемах и может способствовать улучшению биологических методов борьбы с вредителями.
Кора ели содержит фенольные соединения, которые защищают древесину от вредных грибков. Группа исследователей из Института химической экологии имени Макса Планка в Йене решила выяснить, каким образом эта природная защита передается по пищевым цепочкам лесных экосистем. Основное внимание ученых было сосредоточено на еловом короеде Ips typographus, который активно поедает ткани дерева, богатые фенолами. Исследовался вопрос, могут ли жуки перенять защитные свойства веществ, выделяемых древесиной, для своей защиты от патогенных грибков.
По данным ScienceDaily, команда использовала современные методы анализа, такие как масс-спектрометрия и ядерно-магнитный резонанс, чтобы определить состав защитных компонентов ели и проследить их путь внутри организмов короедов. Выяснилось, что жуки, поедая пищу, насыщенную фенольными гликозидами, такими как стильбены и флавоноиды, эффективно усваивают эти вещества.
Фенольные гликозиды претерпевают значительные изменения в организме насекомых. Жуки трансформируют их в агликоны, которые больше не содержат молекул сахара и обладают значительно более выраженным антимикробным действием. Таким образом, переработанные химические соединения обеспечивают защиту жуков от инфекционных заболеваний, вызванных грибковыми патогенами. Специалисты были удивлены способностью насекомых столь эффективно адаптировать природные компоненты древесины для усиления своей защитной функции.
Некоторые виды грибов разработали стратегии обхода такой защиты. Примером является гриб Beauveria bassiana, который ранее считался неэффективным против короедов. Лабораторные исследования показали, что гриб использует продуманную стратегию нейтрализации токсинов. Сначала он осуществляет гликозилирование, связывая сахара с токсичными агликонами, а затем добавляет метильную группу, создавая менее опасные метилгликозиды. Этот класс соединений позволяет грибу успешно инфицировать жуков, оставаясь устойчивым к действию их пищеварительных ферментов.
Подтверждение роли данного механизма было получено с помощью генетических методов. Отключение ключевых генов, отвечающих за синтез метилгликозидов, существенно снижало эффективность инфекции B. bassiana. Это открытие подчеркивает критическую важность путей детоксикации для успешной атаки на короедов.
Защитные соединения деревьев постоянно изменяются и распределяются среди различных лесных обитателей. Результаты исследования демонстрируют повторяющийся характер эволюционного конфликта между деревьями, паразитами и вредителями. Дальнейшие научные работы будут сосредоточены на выявлении степени распространения процессов детоксикации среди различных штаммов Beauveria bassiana и других микроорганизмов, угрожающих короедам. Параллельно планируется изучение взаимосвязи механизмов детоксикации с другими факторами, влияющими на активность патогенов.
Фото: hi-tech.mail.ru