Живой мир

Растение-обманщик: необычный подход к заманиванию опылителей Природа не перестаёт удивлять своими изобретательностью и коварством. На какие только уловки не способны растения, чтобы обеспечить себе продление рода. Но вот с таким учёным сталкиваться ещё не приходилось. Vincetoxicum nakaianum, скромное недавно открытое растение из Японии, заманивает мух-опылителей, имитируя очень необычный запах. Прикиньте, оно пахнет как муравей, которого недоел паук. Открытие было сделано случайно. В ботаническом саду Коисикава в Токио заметили, как вокруг цветов этого растения вьются полчища плодовых мух. Обычно они ищут раненых муравьёв или останки пауков, чтобы полакомиться их биологическими жидкостями. А за одно они становятся опылителями, перенося пыльцу с одного цветка на другой. Vincetoxicum nakaianum выделяет уникальный коктейль летучих веществ, удивительно схожих с феромонами тревоги, которые муравьи испускают как предупреждающий сигнал для своей родной колонии, когда на них нападают хищники, типа пауков-скакунов. Чтобы доказать, что растение действительно пахнет раненными муравьям, учёные провели серию экспериментов. Сначала проанализировали химический состав запахов, выделяемых цветками, и сравнил их с феромонами муравьёв, подвергшихся нападению пауков – совпадение оказалось поразительным. Затем устроили настоящий «нюхательный тест» для мух. Мухи полностью игнорили запах раздавленных муравьёв, но с энтузиазмом устремлялись к запаху муравьёв, атакованных пауками. Это доказало, что растение не просто пахнет муравьями — оно имитирует очень специфический сигнал, связанный с паучьим нападением. И этот трюк как магнит для мух. Vincetoxicum nakaianum — первый известный науке пример растения, использующего мимикрию под муравьёв. До этого учёные знали, что некоторые насекомые, например, жуки или пауки, могут имитировать муравьиные феромоны, чтобы проникать в муравейники и воровать их ресурсы. Но чтобы растение освоило такой сложный приём… Это реально круто.

«Социальное поведение» кукурузы: она не любит тесноту Кукуруза — основа питания для миллиардов людей. Но, оказывается, это удивительно умное растение, которое умеет «общаться» с соседями, когда на поле становится тесно. Учёные из Чжэцзянского университета в Китае раскрыли, как кукуруза использует химические сигналы, чтобы защищаться от вредителей и болезней, когда окружающее пространство начинает давить. Реакция на тесноту Когда кукуруза растёт слишком близко друг к другу, она не просто конкурирует за свет и питательные вещества, для неё это ещё и повышенный риск заражений вредителями и патогенами. Учёные заметили, что в таких условиях растение запускает сложную защитную систему. Как только листья соседних растений начинают подходить слишком близко, кукуруза выделяет линалоол — летучий газ с цветочным ароматом, напоминающим лаванду или пряное дерево. Этот терпеновый спирт для кукурузы — сигнал тревоги. Линалоол действует как химический мессенджер, запускающий цепочку реакций. Соседние растения улавливают его и реагируют, усиливая выработку гормонов, таких как жасмонат, в своих корнях. Корни, в свою очередь, начинают выделять бензоксазиноиды — соединения, которые изменяют состав бактерий в почве. И такой новый микробный ландшафт становится очень негостеприимным для вредителей: гусеницы, нематоды и грибки этому совсем не рады. На густо засаженных полях такой защитный механизм срабатывает всего за три дня. Более того, изменения в почве сохраняются даже после уборки урожая. Следующие поколения кукурузы, выращенные на такой почве, оказываются более устойчивыми к вредителям и болезням. То есть, кукуруза не только защищает себя в моменте, но и готовит почву для будущих растений. Перспективы для сельского хозяйства Вроде бы звучит всё круто, сажай кукурузу погуще и получай здоровые поля без химикатов. Однако, как всегда, есть обратная сторона. Чтобы поддерживать такую химическую оборону, кукуруза тратит свои силы и запасы, а потому медленнее растёт. Растение как бы делает выбор: защита важнее скорости развития. Кукурузе-то, наверное, всё равно, а вот для аграриев этот компромисс – проблема, ведь они хотят получать урожай побольше. Тем не менее, открытие китайских учёных имеет практический смысл – оно, по сути, предлагает сельскому хозяйству новое направление. Экологичную альтернативу пестицидам. Вместо того чтобы поливать поля химикатами, можно задействовать естественные механизмы кукурузы. Например, селекция растений с усиленной выработкой линалоола или введение специальных микробных добавок в почву может повысить устойчивость культур. Другой путь — синтетическая биология, которая позволит настроить растения на более эффективную защиту. Кроме того, возможно, подобный механизм есть и у других растений, учёные уже это выясняют. Ну а ещё это просто очень интересно. Самая обычная кукуруза, которую мы знаем с детства, демонстрирует, насколько сложны и взаимосвязаны механизмы в природе. Её способность «договариваться» с соседями реально поражает. Получается, что кукуруза — не просто еда, а настоящий стратег, готовый защищать себя и своих соседей.

У скромных моллюсков зубы прочнее нержавеющей стали В глубинах океана, в приливно-отливных зонах, живут скромные создания — хитоны, панцирные моллюски, чьи зубы оказались настоящим чудом природы. Они состоят из наностержней магнетита и обладают уникальной комбинацией твёрдости, износостойкости и магнитных свойств. Каждые несколько дней хитоны отращивают себе новые зубы, которые прочнее материалов, используемых в промышленных режущих инструментах, зубных имплантах, защитных покрытиях. И это происходит при обычной, так сказать комнатной, температуре с наномасштабной точностью, чего не могут себе позволить многие современные технологии. Для хитонов такие зубы необходимость. Эти моллюски питаются твёрдой пищей, например, ракообразными или соскребают микроводоросли с камней. В этом случае зубы выполняют роль своеобразной тёрки и быстро изнашиваются, потому должны быть очень прочными, и их ряды постоянно должны пополнятся. Недавнее исследование хитонов, обитающий на северо-западном побережье США и у берегов японского острова Хоккайдо, показало, что главную роль в формировании их зубов из магнетита и органики играют специальные железосвязывающие белки RTMP1. Как они это делают? Белки RTMP1 используют микроскопические трубочки — микроворсинки — для перемещения из мягких низкоминерализованных тканей моллюска в формирующиеся зубы, где минерализация высокая. Попав внутрь, эти белки связываются с хитиновыми нановолокнами, которые служат каркасом для будущих наностержней зубов. Тем временем железо из окружающих тканей также проникает в зубы, связывается с RTMP1 и постепенно превращается в прочные магнетитовые наностержни. Этот процесс напоминает высокотехнологичное производство, но осуществляется самой природой с удивительной эффективностью. Такие белки есть у хитонов по всему миру, то есть механизм формирования их зубов универсален. Это явление называется конвергентной эволюцией. Получается, что скромные хитоны обладают секретом, способным изменить мир технологий. Постоянно формируя свои уникальные зубы, они дают возможность учёным изучать механизмы наномасштабного синтеза минералов. А это потенциал для разработки новых подходов к 3D-печати, созданию аккумуляторов, катализаторов для топливных элементов и полупроводников… Традиционные методы производства требуют высоких температур, больших затрат энергии и часто вредны для окружающей среды. Хитоны же создают прочные материалы в естественных условиях, без нагрузки на природу, они - идеальная модель для разработки устойчивых и экологичных технологий.