Взаимоотношения растений и опылителей не всегда строятся на честном обмене. Шмели часто практикуют «нектарное воровство»: прокусывают цветок у основания или используют уже готовые отверстия, чтобы выпить нектар, не касаясь пыльцы. В этом случае растение теряет ресурсы, не получая взамен опыления.
Цветочный нектар не стерилен — в нем активно размножаются бактерии и дрожжи. Авторы исследования, опубликованного в журнале Cell, предположили, что продукты метаболизма этих микробов служат для насекомых сигналом, указывающим на наличие сахара, и тем самым меняют их поведение.
Чтобы проверить гипотезу, исследователи провели полевые эксперименты в горах Колорадо с дикими цветами хохлатки (Corydalis) и мертензии (Mertensia). В бутонах заменили природный нектар на искусственные аналоги: часть из них была стерильной, а часть инокулировали дрожжами Metschnikowia reukaufii.
Биологи наблюдали за «вторичными грабителями» — шмелями, которые не прогрызают цветы сами, а ищут уже готовые отверстия. С помощью секундомеров ученые фиксировали время, которое требуется насекомому, чтобы обнаружить прокол и начать кормление.
Параллельно в лаборатории провели ольфактометрические тесты (проверка реакции на запах в Y-образной трубке) и химический анализ летучих веществ с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии.
Запах дрожжей сработал как катализатор воровства. В 63% случаев шмели выбирали именно те цветы, в которых шло брожение.
Главное открытие касалось скорости: ориентируясь на запах метаболитов дрожжей, шмели находили отверстия для взлома в среднем на 2,2 секунды быстрее, чем на стерильных цветах. Это сократило время поиска на 30-35%. Такая экономия позволяет шмелю посетить примерно 13 цветов в минуту вместо 10, что дает колоссальный энергетический выигрыш.
Как показал химический анализ, дрожжи обогащают аромат нектара 14 новыми летучими соединениями, включая различные спирты и эфиры (например, 3-метил-1-бутанол). Именно этот специфический «букет» насекомые ассоциируют с наличием калорийной пищи.
Исследование показывает, что микроорганизмы способны радикально влиять на взаимодействие растений и животных, превращая мутуализм (взаимовыгодное сотрудничество) в паразитизм. Выдавая присутствие сахара запахом брожения, дрожжи повышают эффективность фуражировки шмелей, но при этом непреднамеренно усиливают давление на растения, ресурсы которых расхищаются без опыления.