Биологи-эволюционисты обнаружили новое трофическое взаимодействие - первый пример нападения паразитического растения на паразитическое насекомое на общем растении-хозяине. Находка подробно описана на этой неделе в журнале Current Biology и может указать на новые методы борьбы с сельскохозяйственными вредителями и, возможно, борьбы с раком.
В начале этой весны биолог-эволюционист из Университета Райса Скотт Иган стоял на участке живой дубовой растительности в Южной Флориде и осматривал деревья в поисках чего-то, чего он никогда не видел за пределами своей лаборатории - тонкой оранжевой лозы, обвившейся вокруг вздутые стебли или наросты размером с горошину на нижней стороне дубовых листьев.
Игану нужно было визуальное подтверждение того, что он и его студенты заметили в лаборатории несколькими месяцами ранее: любовная лоза, растение-паразит, цепляющееся и питающееся не самим деревом, а опухолевидными наростами, сделанными его любимые насекомые, желчные осы.
«Я ходил в места, где, как я знал, были мои галлообразователи и лианы, и просто скользил глазами по верхушкам деревьев», - сказал Иган, воспроизводя момент, когда он осматривал лес. «И раз уж вы его увидели, вы не можете его не видеть. Я такой: «О. Он везде. Я не могу его не найти, на этой ветке, или на этой, или на этой».
Для Игана, который 17 лет изучал галлообразующих насекомых и проехал тысячи миль, собирая образцы дубовых лесов в дюжине штатов США, это было откровением.
"Я никогда не видел этого", сказал Иган. «Но тот факт, что никто, насколько нам известно, никогда не задокументировал это, просто невероятен, потому что биологи изучают каждое из них - виноградные лозы и насекомых - более века».
Говоря экологическим языком, находка была новым трофическим взаимодействием между двумя видами, что означает, что один питался за счет другого. «По сути, у вас есть паразитическое растение, атакующее паразитическое насекомое внутри другого хозяина, хозяина, которого они делят», - сказал он.
Новое открытие является предметом статьи на этой неделе в журнале Current Biology. Иган, доцент кафедры биологических наук в Райс, сказал, что находка волнует, потому что она показывает новый аспект природы, который ранее не замечался, и потому что она может дать подсказки о способах борьбы с сельскохозяйственными вредителями и, возможно, даже борьбы с раком.
«Галлы во многом похожи на опухоли», - сказал Иган. «Осы заставляют их расти на том месте, где они откладывают яйца, но галлы являются частью дерева. Клетки там имеют ту же ДНК, что и любая другая клетка дерева. Они просто перепрограммированы, чтобы расти и вести себя таким образом, что это в конечном итоге вредно для дерева.
«Если мы сможем узнать, как виноградные лозы идентифицируют галлы, как они нацеливаются на них, это потенциально может дать новые подсказки для обнаружения и борьбы с раком», - сказал он..
Галлообразующие осы входят в число 13 000 видов насекомых во всем мире, которые используют биохимию, чтобы обманом заставить деревья и другие растения выращивать для них свои питомники. Один из видов, произрастающих в Техасе и Флориде, - это Belonocnematreatae, также называемая B.treatae, которая откладывает яйца только на нижней стороне молодых дубовых листьев. Смесь яда и белков, отложенных вместе с яйцом, уговаривает дерево вырастить вокруг яйца гладкую сферу из твердого коричневого материала. Заключенная в этом склепе личинка осы питается постоянным потоком питательных веществ, получаемых непосредственно из сосудистой сети дерева, и появляется, когда становится зрелой.
Осенью 2017 года соавтор исследования Глен Худ, научный сотрудник Rice Academy, работающий в лаборатории Игана, провел три долгих дня, собирая образцы на маршруте протяженностью 1000 миль, пролегающем через Флориду.
«На каждом участке он находит наших галлообразователей, собирает листву с нашими галловыми осами и запечатывает их в большие пластиковые пакеты объемом 1 галлон», - сказал Иган.«На каждый участок приходится до пяти мешков. Итак, он возвращается с кучей мешков, и мы собираем всех в лаборатории вместе, чтобы сесть за столы и пройтись по каждому мешку вручную, отделив галлы от листьев, стеблей и т. д. и другой материал. На это уходит целый день."
Аспирант Линьи Чжан и группа студентов были первыми, кто заметил странный S-образный изгиб лиан любви, или Cassytha filiformis, растущий вокруг и между галлами B.treatae на нижней стороне листа. Чжан принес образец Игану, но его это не убедило.
«Она сказала: «Эй, я думаю, что виноградная лоза прикреплена к желчи», - вспоминал Иган. «Я посмотрел на это и сказал: «Нет. Они не взаимодействуют. Это всего лишь плод или семя растения-паразита», но она не сдалась, поэтому мы посмотрели поближе под микроскопом, и я сказал:, 'Нет?! Этого не может быть.'
"Я разрезал его пополам, и прямо в центре была полностью зрелая, но мумифицированная взрослая оса", - сказал Иган.
Группа собрала весь только что отсортированный материал и еще раз просмотрела его. Биологи нашли еще несколько образцов, и в последующие месяцы Иган, Худ, Чжан и соавтор Матто Комерфорд, еще один доктор философии. студент, нашли еще десятки, в том числе примеры нападения лиан на другие виды галлообразующих ос. Из 51 препарированного образца галлов B.treatae, пораженных лианами любви, 23 содержали высушенную мумифицированную взрослую особь. Напротив, только два из 101 галла, не пораженного лианами, содержали мертвых ос.
«Приступы также связаны с разным размером желчи», - сказал Иган. «Мы обнаружили, что лозы прикреплены к галлам, которые были немного крупнее среднего. Это означает, что лоза либо атакует только более крупные галлы, либо побуждает галлы, на которые она нападает, расти больше, возможно, чтобы получить от них больше энергии».
Иган сказал, что открытие нового трофического взаимодействия является захватывающим, потому что оно показывает аспект природы, который ранее не замечался, и потому что возможно, что подобные взаимодействия происходят между многими другими видами.
«Это первый случай, когда кто-либо обнаружил паразитическое растение и паразитическую галловую осу, взаимодействующую на общем растении-хозяине», - сказал Иган. «Это может быть уникальным, но биологи каталогизировали более 1300 видов галлообразующих ос и более 4000 видов паразитических растений, так что это может быть лишь верхушкой айсберга».