Растения предупреждают своих близких родственников о нападении насекомых-вредителей

При повреждении листогрызущими насекомыми растения посылают сигнал SOS - выделяют летучие вещества, предупреждающие соседей о возможном нападении. Те в ответ усиливают средства химической защиты, делая свои листья менее привлекательными для вредителей. Но способны ли растения отличать сигналы, посланные ближайшими родственниками, от сигналов, посланных другими, неродственными растениями того же вида? На этот вопрос теперь можно ответить утвердительно. Исследователи из Калифорнийского университета на примере полыни Artemisia tridentata показали, что самая сильная защитная реакция наблюдалась на повреждения растений, относящихся к тому же клону.

Исследования последних лет выявили наличие у растений удивительной системы сигнализации с помощью летучих веществ, которые они выделяют в ответ на повреждение насекомыми. Сигналы эти могут быть адресованы как растениям, так и насекомым.

Например, растения табака (Nicotiana tabacum), погрызенные гусеницами бабочки-совки (Heliothis virescens), образуют летучие вещества, которые привлекают нападающих на этих гусениц наездников (см.: C. M. de Moraes et al. Herbivore-infested plants selectively attract parasitoids // Nature. 1998. V. 393. P. 570-573). Иными словами - растения зовут на помощь врагов своих врагов. Причем происходит это только в дневное время, когда активны наездники. А вот ночью растения табака, поврежденные гусеницами совок, выделяют несколько другие вещества, отпугивающие самок того же вида совок, которые летают рядом в поисках места для откладки яиц. Такое отпугивание лишних нахлебников позволяет ослабить конкуренцию между гусеницами, а заодно и уменьшить вред, наносимый насекомыми растению.

Летучие вещества могут выполнять роль и сигналов SOS, с помощью которых погрызенные насекомыми растения предупреждают другие растения о возможной опасности. Получив такой сигнал, растения могут выставить дополнительные эшелоны химической защиты, сделав свои листья менее привлекательными для вредителей. Например, в листьях полыни в ответ на летучие вещества, выделенные соседним поврежденным растением того же вида, повышалась активность фермента полифенолоксидазы. Этот фермент известен тем, что, попав в кишечник насекомого, начинает взаимодействовать с фенольными соединениями (которые всегда содержатся в растительной пище), и в результате этого взаимодействия незаменимые аминокислоты, столь нужные насекомому, становятся для него просто недоступными (см.: R. Karban et al. Herbivore damage to sagebrush induces resistance in wild tobacco: evidence for eavesdropping between plants // Oikos. 2003. V. 100. P. 325-332).

Поскольку эволюция в высшей степени эгоистична - направлена на поддержание своих собственных, а не чужих генов (не зря же Ричард Докинз назвал свою книгу «Эгоистичный ген» (The selfish gene), - предупреждать о грозящей опасности растениям выгодно только своих ближайших родственников. Правда, известно, что растения могут «подслушивать» сигналы, для них не предназначенные, но насколько это явление распространено, говорить пока рано.