Умелый расчет времени: растениям табака часто требуется много времени, чтобы защитить себя от вредоносного заражения гусеницами - но почему? Исследователи обнаружили, что эта отсроченная реакция приносит решающий успех: она отгоняет вредителей на соседние растения именно тогда, когда они действительно проголодались и стали особенно опасны. В то же время табак сохраняет ценную энергию, которая ранее стоила бы защиты.
В ходе своей эволюции растения выработали эффективные стратегии защиты от прожорливых врагов, таких как насекомые. Одним из их наиболее испытанных методов является химический клуб: многие виды производят химическую защиту, которая не подходит для голодных ползунов.
Таким же образом дикий табак (Nicotiana attenuata) защищает себя от гусениц табачного рогового червя (Maduca sexta). Он вырабатывает так называемые ингибиторы протеиназ, которые тормозят рост его хищников, ослабляют их и даже могут убить. Кроме того, при заражении гусеницами растение испускает запахи, привлекающие врагов гусениц.
Отложенная защита
Но одна вещь странна в стратегии защиты табака: растение начинает защищаться от гусениц только тогда, когда они уже нанесли первый ущерб. Почему она так долго ждет, чтобы сделать это? Чтобы решить эту загадку, ученые, работающие с Пиа Бэкманн из Центра экологических исследований им. Гельмгольца в Лейпциге, оценили многочисленные данные наблюдений.
Используя компьютерную модель, они наконец нашли объяснение. Ключ кроется в особой экологии дикого табака. Как сообщает исследовательская группа, этот вид произрастает в пустынных районах США, где семена годами ждут в земле пожара, прежде чем все вместе прорастут. Соответственно высока конкуренция между многими растениями табака одного возраста за воду и питательные вещества. Если растению также приходится иметь дело с хищниками, это приносит ему большие неудобства.
Отстрелял соседу
«Однако дикий табак нашел хитрый способ переложить ответственность на других: растение без дальнейших церемоний отправляет гусениц своим соседям», - сообщает Бэкманн. Согласно модели, это лучше всего работает, когда гусеницам моли всего несколько дней.
Причина: гусеницы изначально слишком малы и неподвижны, чтобы пробраться на другое растение. Кроме того, они также очень мало едят, поэтому получаемый ущерб минимален. Однако с десятидневного возраста поедание действительно начинается: с этого момента гусеницы съедают более 90 процентов листовой массы, которую они будут поедать до тех пор, пока не превратятся в бабочек в возрасте около 21 дня. Кроме того, они теперь достаточно большие, чтобы переключиться на другое растение, когда станет не по себе.
Время имеет значение
Поэтому в идеале растение начинает вырабатывать токсины примерно через четыре дня после заражения гусеницами. Затем требуется еще несколько дней, чтобы защита стала полностью активной, сообщают ученые. С другой стороны, если растение начнет защищаться раньше, выстрел может иметь неприятные последствия: через несколько дней ему удастся убить гусеницу. Однако, поскольку производство защитных веществ требует затрат энергии, завод в конечном итоге будет отставать от своих собратьев по темпам роста.
«Поэтому, когда речь идет о выработке антител в растениях табака, следующее правило неприменимо: чем быстрее, тем лучше», - говорит соавтор Николь ван Дам из Йенского университета. «Вместо этого речь идет о том, чтобы активировать защиту в нужное время: потому что тогда гусеница подползет к соседу и ослабит его - и хитрое растение в итоге возвысится над своим конкурентом».