Жуки-блошки обманывают "горчичную бомбу" растений-хозяев и используют её в своих целях

Почти все растительноядные насекомые специализируются на питании определёнными растениями-хозяевами и адаптировались к их химической защите. Жуки-блошки (Phyllotreta) — важные вредители капусты и других крестоцветных растений, таких как горчица, хрен и рапс. Эти растения используют сложную систему защиты, известную как "горчичная бомба": при повреждении тканей глюкозинолаты и фермент мирозиназа вступают в контакт, в результате чего образуются токсичные метаболиты, отпугивающие большинство насекомых.

Однако, согласно учёным из Института химической экологии Макса Планка (Йена, Германия), этот защитный механизм не оказывает негативного влияния на жуков-блошек. Более того, насекомые способны накапливать (секвестрировать) глюкозинолаты, не активируя "горчичную бомбу" растительным ферментом. Жуки используют собственную мирозиназу и могут применять защитные химические вещества растений для собственных целей. "Бомба" жуков, вероятно, отпугивает их хищников.

Франциска Беран, руководитель исследовательской группы "Секвестрация и детоксикация у насекомых", и её коллеги изучают жуков-блошек. Эти вредители предпочитают питаться молодыми листьями всех видов капусты, оставляя характерные повреждения.

В текущем проекте учёные сравнили глюкозинолаты в растениях-хозяевах с летучими продуктами их распада, образующимися при питании жуков. Анализы показали, что летучие продукты распада присутствовали при заражении растений жуками-блошками, но вещества выделялись не растениями. Оказалось, что сами жуки испускают летучие метаболиты глюкозинолатов.

Дальнейшие эксперименты выявили, что жуки-блошки могут поглощать и накапливать количество глюкозинолатов, эквивалентное почти 2% от их собственного веса. Хотя капустные растения содержат большое разнообразие глюкозинолатов, жуки секвестрируют только некоторые из них. Франциска Беран сделала удивительный вывод: "Жуки развили собственную активирующую мирозиназу, которая специфически гидролизует глюкозинолаты, секвестрированные ими из растений".

Результаты исследования показывают, что жуки-блошки не только остаются невредимыми после "горчичной бомбы" капустных растений, но и используют избирательно накопленные глюкозинолаты в своих целях. Тля использует похожую стратегию. Однако, в отличие от тли, которая высасывает флоэму, прокалывая отдельные клетки растений, жуки-блошки — грызущие насекомые, повреждающие ткани листа. Такое повреждение должно активировать "горчичную бомбу", но этого не происходит. Почему так и почему жуки способны секвестрировать интактные глюкозинолаты, остаётся загадкой. Каким-то образом насекомым удаётся инактивировать растительную мирозиназу.

Исследователи хотят выяснить:

• Где жуки хранят глюкозинолаты.
• Как они контролируют собственную "горчичную бомбу".
• Почему они могут гидролизовать глюкозинолаты, не отравляясь образующимися продуктами распада.

Особенно интересен вопрос: зачем насекомые секвестрируют глюкозинолаты и как они контролируют их гидролиз с помощью собственного фермента? "С одной стороны, либо глюкозинолаты, либо продукты их распада могут играть важную роль в коммуникации жуков с особями своего вида. С другой стороны, они могут иметь определённую функцию в защите насекомых от их собственных врагов", — предполагает Франциска Беран.

Для выяснения экологической функции секвестрации глюкозинолатов у жуков-блошек теперь будут использоваться и поведенческие исследования. Лучшее понимание адаптации насекомых к химической защите растений, вероятно, будет способствовать улучшению контроля массового появления сельскохозяйственных вредителей, что является серьёзной проблемой во всём мире.