. Все растения Земли не стали смертельно ядовитыми для вредителей из-за того, что производство токсинов крайне негативно влияет на скорость их роста и размножения, чем пользуются менее «несъедобные» представители флоры, заявляют генетики в статье, опубликованной в журнале PNAS.
«Мы впервые показали, что огромные «вложения» в оборону всегда уменьшают то количество ресурсов, которое флора могла бы использовать для роста и размножения. Мутантные растения действительно были неуязвимы для атак насекомых и грибков, но они росли крайне медленно, что было заметно даже любому случайному прохожему», — рассказывает Цянь Го (Qiang Guo) из университета штата Мичиган в Ист-Лэнсинге (США).
Борьба противоположностей
«Война» между растениями и травоядными животными, как рассказывают ученые, давно стала одним из самых продолжительных конфликтов в истории Земли. Она продолжается уже свыше 350 миллионов лет.
За это время растения выработали бесчисленное множество токсинов и научились «засеивать» свои клетки несъедобными частицами кремния для того, чтобы защитить себя от посягательств животных, а последние – выработали ферменты, нейтрализующие эти яды и обезвреживающие наночастицы.
Учитывая то, что животные не могут «пересидеть» растений и не могут самостоятельно извлекать энергию из света и тепла Солнца, ученые достаточно давно пытаются понять, почему растения не одержали полную и безоговорочную победу в этой «войне», став абсолютно несъедобными для всех животных.
Го и его коллеги нашли возможную причину перехода этого конфликта в фазу «окопной войны», наблюдая за жизнью трансгенных саженцев арабидопсиса (Arabidopsis thaliana), дальнего родича капусты, у которых были повреждены гены из семейства JAZ, управляющие работой «иммунной системы» растений.
Эти гены, как отмечает генетик, помогают нормальным растениям временно «отключать» защитные реакции в те времена, когда их жизни ничто не угрожает. Как только гусеницы, коровы или другие «вредители» начинают атаковать растение, оно подавляет работу JAZ и начинает вырабатывать токсины и летучие сигналы, предупреждающие соседей о новой опасности.
Пушки против масла
Ученых давно интересует то, управляют ли гены JAZ и ростом растений. С одной стороны, возможно, что они отдают явный приоритет «обороне» или «экономике» в разных ситуациях, активно перенаправляя ресурсы и нарушая работу фотосинтеза при появлении угрозы их жизни. С другой стороны, их активность может влиять на набор биомассы и размножение опосредованным образом, из-за появления общего «дефицита» питательных веществ.
Повреждая разные комбинации этих генов, Го и его команда пытались понять, какая из этих теорий ближе к истине, и что мешает растениям создать «идеальную» защиту от насекомых-вредителей и травоядных млекопитающих.
Как показали эти эксперименты, уничтожение большей части JAZ приводит к тому, что растение навсегда переключается на «боевой» режим, но при этом резко снижает скорость роста и темпы размножения. Получив подобные результаты, ученые проверили, что произойдет, если «подкормить» растение сладкой водой.
Подобный прием резко ускорил скорость роста мутантного арабидопсиса, что подтвердило, что защитные механизмы «отнимали» ресурсы, которые растение обычно тратит на размножение и увеличение своей собственной биомассы, а не только мешали их работе.
Это, в свою очередь, объясняет то, почему растения до сих пор не победили вредителей. При недостатке пищи и ресурсов им выгоднее не защищаться от нахлебников, а «игнорировать» их и направлять максимальное количество ресурсов на размножение и рост. Это помогает им не отстать от других представителей флоры при захвате новых ареалов обитания и в дальнейшей эволюции, заключают ученые.
