Biljke razvijaju nove metode odbrane od insekata

Prema radu objavljenom u časopisu New Phytologist otkriveni su genetički dokazi da su mnoge vrste biljaka, čiji su preci proizvodili tvari koje su odbijale insekte, s vremenom prestale proizvoditi ih, moguće kao odgovor na otpornost na te hemikalije koja se razvila kod životinja koje su se hranile tim biljkama.

Tim predvođen Tatyanom Livshultz pratio je evoluciju gena koji je uključen u proizvodnju tvari - pirolizidinskih alkaloida koji su vrlo toksični za ljude i druge sisavce u cvjetajućim indijskim konopljama i svilenicama iz roda Apocynaceaeae.

Prateći gen unatrag uspjeli su otkriti kad se proizvodnja tih tvari prvi puta pojavila kod biljaka i koliko puta su se tvari prestajale proizvoditi. Nakon što su identificirali zajedničko porijeklo gena u najmlađem zajedničkom pretku više od 75 posto sadašnjih vrsta Apocynaceaea kojima pripadaju i istraživane biljke naučnici su otkrili dokaze da su geni prestali djelovati najmanje četiri puta tokom evolucije biljaka.

Proučavajući međuodnose biljnih gena i životinja koje nisu reagirale na odbrambene alkaloide tim je otkrio značajne korelacije između aktiviranja biljnih gena i nametnika na tim biljkama leptirima Danainae. Gotovo svaka vrsta biljke iz skupine Apocynaceae, koje su bile hrana larvama leptira, potomak je biljaka koje su proizvodile te alkaloide. Znajući da većina leptira iz skupine Danainae traži te alkaloide čini se da su neke vrste biljaka Apocynaceae prestale proizvoditi ih zbog toga što su tako privlačile leptire umjesto da su ih odbijale.

"Pirolizidinski alkaloidi vjerojatno su neučinkovita odbrana od Danainaea. Štoviše, zapravo koriste leptirima jer ih unose radi vlastite obrane od grabežljivaca", objašnjava Livshultz.

To otkriće podupire tezu o "deeskalaciji odbrane" po kojoj organizmi prestaju koristiti mehanizme odbrane koji ne djeluju i potencijalno preusmjeravajući resurse na odbranu koja djeluje. Livshultz objašnjava da biljke roda Apocynaceae proizvode veliki broj različitih odbrambenih hemijskih tvari među kojima su i alkaloidi kardenolidi koji su barem djelomično učinkoviti protiv kraljevskog leptira, najpoznatijeg iz vrste leptira Danainae.

Naučnici smatraju da biljke iz roda Apocynaceae i dalje proizvode pirolizidinske alkaloide zbog toga što pate više od napada drugih insekata koje ti alkaloidi odvraćaju nego što je šteta koju načine leptiri koje ti alkaloidi privlače.

Naučnici ističu da je razumijevanje evolucije odbrane biljaka važno za ljude u poljoprivredi jer insekti mogu izazvati 15 postotno smanjivanje uroda usjeva, u medicini jer su ti biljni metaboliti važan izvor sastojaka lijekova, ili u zaštiti okoliša jer se mogu razviti mjere borbe protiv invazivnih biljaka.