Кора ели насыщена фенольными веществами, защищающими дерево от вредоносных грибов. Группа ученых из Института химической экологии имени Макса Планка в Йене решила выяснить, каким образом эта природная защита передается по пищевым цепочкам лесных экосистем. Основной интерес ученых привлек еловый короед Ips typographus, активно поедающий содержащие фенолы ткани дерева. Вопрос заключался в том, способны ли жуки перенять защитную роль веществ, выделяемых древесиной, для собственной защиты от патогенных грибков.
По данным ScienceDaily, команда применила современные технологии анализа, включающие масс-спектрометрию и ядерно-магнитный резонанс, чтобы выявить состав защитных компонентов ели и проследить их судьбу внутри организма короедов. Оказалось, что жуки, употребляя пищу, богатую фенольными гликозидами, такими как стильбены и флавоноиды, эффективно усваивают их.
Фенольные гликозиды сильно меняются в организме насекомых. Жуки превращают их в агликоны, которые больше не содержат молекул сахара и обладают гораздо более сильным антимикробным действием. Таким образом, переработанные химические соединения защищают жуков от инфекционных заболеваний, вызванных грибковыми патогенами. Специалисты были удивлены способностью жуков столь эффективно адаптировать природные компоненты древесины для усиления своей естественной защиты.
Некоторые виды грибов научились обходить такую оборону. Один из примеров — гриб Beauveria bassiana, который раньше считался неэффективным против короедов. Лабораторные эксперименты показали, что гриб применяет хитроумную стратегию обезвреживания токсинов. Сначала он осуществляет гликозилирование, связывая сахара с токсичными агликонами, затем добавляет метильную группу, формируя менее опасные метилгликозиды. Этот класс соединений позволяет грибу успешно инфицировать жуков, сохраняя устойчивость к действию их пищеварительных ферментов.
Подтверждение роли этого механизма было получено генетическими методами. Отключение ключевых генов, кодирующих синтез метилгликозидов, существенно снижало эффективность инфекции B. bassiana. Открытие демонстрирует критическую значимость путей детоксикации для успешной атаки на короедов.
Защитные соединения деревьев непрерывно видоизменяются и распределяются между различными лесными обитателями. Результаты исследования демонстрируют повторяющийся характер эволюционного конфликта между деревьями, паразитами и вредителями. Дальнейшие научные работы будут направлены на выявление степени распространения процессов детоксикации среди различных штаммов Beauveria bassiana и прочих микроорганизмов, нападающих на короедов. Параллельно планируется изучение взаимосвязи механизмов детоксикации с другими факторами, определяющими активность патогенов.
Ранее биологи наблюдали необычное поведение куколок насекомых.