Jak świerki bronią się przed intruzami?
Świerki produkują związki chemiczne zwane fenolami, które chronią je przed chorobotwórczymi grzybami. Substancje te gromadzą się w korze i łyku drzewa, tworząc naturalną barierę obronną.
Problem w tym, że kornik drukarz (Ips typographus) nauczył się żyć w tym toksycznym środowisku. Co więcej - potrafi wykorzystać te substancje na własną korzyść.
Korniki kradną broń drzew
Badacze z Max Planck Institute for Chemical Ecology odkryli, że korniki nie tylko tolerują związki obronne świerków, ale przekształcają je w jeszcze silniejszą broń.
Podczas żerowania owady pobierają fenolowe glikozydy (m.in. stilbeny i flawonoidy), a następnie przekształcają je w tzw. aglikony - formy pozbawione cukru, znacznie bardziej toksyczne dla drobnoustrojów. Dzięki temu korniki skutecznie chronią się przed grzybami i innymi patogenami.
Naukowcy byli zaskoczeni precyzją tego mechanizmu. Jak przyznają, nie spodziewali się, że owady potrafią tak skutecznie „ulepszać” chemiczną obronę drzew.
Grzyb, który odwraca sytuację
W tej historii pojawia się jednak nieoczekiwany bohater - owadobójczy grzyb Beauveria bassiana. Choć wcześniej nie był on skutecznym narzędziem do zwalczania korników, naukowcy odkryli szczepy, które potrafiły je infekować i zabijać.
Okazało się, że grzyb rozwinął specjalny szlak detoksykacji, który neutralizuje toksyczne związki wykorzystywane przez korniki.
Chemiczny trik grzyba
Mechanizm ten działa w dwóch etapach: Glikozylacja – do toksycznych aglikonów ponownie przyłączana jest cząsteczka cukru. Metylacja – do cukru dodawana jest grupa metylowa. W efekcie powstają metylglikozydy, które nie są toksyczne dla grzyba, są odporne na enzymy korników i zwiększają skuteczność infekcji.
Gdy naukowcy „wyłączyli” geny odpowiedzialne za ten proces, grzyb niemal stracił zdolność zakażania korników. To dowód na to, jak kluczowy jest ten chemiczny mechanizm.
Ewolucyjny wyścig zbrojeń w lesie
Badanie pokazuje, że substancje chemiczne mogą zmieniać swoje znaczenie wielokrotnie w łańcuchu pokarmowym. Drzewo produkuje toksyny, by się bronić, kornik przekształca je w broń przeciwko patogenom, grzyb uczy się neutralizować tę broń i atakuje kornika, a drzewo… pośrednio na tym zyskuje. To doskonały przykład, jak skomplikowane i dynamiczne są relacje między roślinami, zwierzętami i mikroorganizmami.
Co to oznacza dla ludzi?
Odkrycie może mieć bardzo praktyczne konsekwencje. Korniki są jednym z największych zagrożeń dla lasów Europy, a lepsze zrozumienie ich biologicznych słabości może pomóc w opracowaniu skuteczniejszych metod biologicznej ochrony lasów. Zamiast chemicznych pestycydów możliwe byłoby stosowanie odpowiednio dobranych szczepów grzybów, które naturalnie radzą sobie z obroną korników.
Naukowcy planują teraz sprawdzić, jak powszechny jest ten mechanizm u innych szczepów Beauveria bassiana oraz u innych patogenów owadów. Być może podobne „chemiczne sztuczki” są znacznie częstsze, niż dotąd sądziliśmy.
Źródło: Max-Planck-Gesellschaft
