Kornik drukarz przechytrzony przez grzyba. Niezwykła chemiczna wojna w lesie

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