Он не может убежать от мухи, которая причиняет ему столько вреда, но высокий золотарник может защитить себя, сначала «почуяв» атакующего, а затем инициировав свою защиту, по данным международной группы исследователей.
«Мы нашли еще одно оружие в арсенале средств защиты, которое растения могут использовать против атакующих их травоядных животных, в данном случае подслушивая очень специфический химический сигнал от травоядного, чтобы обнаружить его присутствие и подготовиться к будущей атаке», - сказал Анджел. Хелмс, научный сотрудник в области энтомологии, штат Пенсильвания.
По словам Хелмса, вызывающие желчь мухи (Eurosta solidaginis) - это особи, которые в Пенсильвании питаются только высоким золотарником (Solidago altissima). Самцы мух выделяют смесь химических веществ, которые привлекательны для самок. Как только самки прибывают и яйца оплодотворяются, самки откладывают свои яйца в стебель золотарника. После вылупления яиц личинки начинают питаться тканью внутри стебля. Считается, что химические вещества в слюне личинок вызывают ненормальный рост растения и формируют желчь или защитную оболочку из растительной ткани вокруг личинок.
«Мухи сильно снижают приспособленность растений, уменьшая количество семян, которые они производят, а также размеры этих семян», - сказал Джон Тукер, доцент энтомологии в Пенсильвании. «Это потому, что, когда ткани растения повреждаются насекомым, оно отвлекает свою энергию от производства семян и вместо этого использует производство желчи."
Хелмс и ее коллеги ранее обнаружили, что растения золотарника, подвергавшиеся воздействию химических веществ от самцов мух, производили большее количество защитного химического вещества, известного как жасмоновая кислота, когда они были повреждены травоядными животными.
В своем текущем исследовании ученые стремились определить конкретные химические соединения, которые обнаруживают растения золотарника, и определить, насколько растения чувствительны к этим соединениям. Исследователи, в том числе из Министерства сельского хозяйства США, Гамбургского университета в Германии и Швейцарской высшей технической школы Цюриха, впервые определили химические соединения, составляющие химические выбросы самцов мух. После идентификации и количественной оценки соединений, выделяемых самцами мух, исследователи подвергали растения золотарника воздействию отдельных соединений и изучали их защитные реакции. Они обнаружили, что растения наиболее сильно реагировали на соединение в смеси под названием E, S-конофторин..
«E, S-конофторин является наиболее распространенным соединением, выделяемым мухами», - сказал Хелмс. «Это соединение, по-видимому, дает сильный и надежный сигнал для обнаружения растениями».
Затем команда исследовала чувствительность золотарника к E, S-конофторину, подвергая растения воздействию различных концентраций соединения и измеряя их защитные реакции.
«Мы обнаружили, что растения золотарника чувствительны даже к небольшим концентрациям этого соединения», - сказал Тукер. «Это важно, потому что это, вероятно, означает, что у растения есть специальный механизм для восприятия этого соединения. Результаты свидетельствуют о том, что золотарник может обнаруживать одно соединение у мухи, что подтверждает идею о тесной коэволюционной связи между этими двумя виды.
Другими словами, с течением времени, по мере того как муха адаптировалась, чтобы воспользоваться преимуществом растения, растение адаптировалось, чтобы защитить себя от мухи."
Выводы опубликованы в Nature Communications.
По словам Тукера, предыдущая работа группы была первой, в которой было продемонстрировано, как растение «нюхает» свое травоядное, а нынешняя работа впервые задокументировала, какое именно соединение обнаруживают растения.
«То, как растения воспринимают летучие химические вещества, плохо изучено, - сказал Тукер, - поэтому наличие несколько уникальной или отличной молекулы для изучения этого механизма является многообещающим, и это направление, которое мы будем исследовать в будущем».