С древнейших времен растения вынуждены обороняться и служить пищей для других организмов. Лишь в редких случаях они сами «берутся за оружие» и становятся хищными, развивая хитроумные механизмы охоты на мелких животных. Самый известный пример таких растений – венерина мухоловка, привлекающая насекомых сладким нектаром и быстро захлопывающая ловушку, в которую попадается неосторожная жертва. Такая «мясная диета» позволяет ей выживать на чрезвычайно бедных почвах. Однако для ученых переход растения к совершенно иному типу питания представляет интересную загадку.
Предполагается, что хищной мухоловке помогли стать те же механизмы, которые «нормальные» растения используют для обнаружения растительноядных насекомых и защиты от них. Эта гипотеза нашла подтверждение в работе немецких биологов, результаты которой публикует журнал Genome Research. Ученые исследовали молекулярные и генетические механизмы «мясного» пищеварения венериной мухоловки.
Как только жертва касается чувствительных волосков, те посылают электрические сигналы, получателями которых являются в том числе и расположенные в ловушке железы, выделяющие жасмоновую кислоту. Это распространенный растительный гормон, который участвует в развитии защитных реакций при нападении растительноядных насекомых. Она стимулирует выделение защитных токсинов, белков, подавляющих действие пищеварительных ферментов нападающего, а также гидролаз, атакующих хитиновый экзоскелет насекомого. Однако у мухоловки этот механизм отрегулирован совершенно иначе, и гидролазы выделяются уже в огромных количествах одновременно десятками тысяч мелких желез. Насекомое буквально тонет в быстро переваривающих его ферментах.
Спустя несколько часов в железах активируется другая группа генов, позволяющая растению всасывать полупереваренную жертву. Как выяснили ученые, это гены, которые у нехищных растений проявляют активность лишь в корневых клетках. И если им они помогают поглощать питательные вещества из почвы, то мухоловке – из собственной ловушки. Такой эволюционный механизм возникновения «мясного» пищеварения мухоловки напоминает развитие ядовитых змей, у которых для синтеза токсинов используются видоизмененные гены обычных безобидных белков, такие как факторы свертывания крови.
Наука
Роман Фишман
