Виолетта Городинская - Природа. Человек. Закон

Как видите, жук этот так приспособился, что ничего его вроде бы не берет. Что остается делать беззащитному растению? Сложить в отчаянии листья и отдаться на милость обжоры? Он наверняка не помилует — обгложет до предела. А ведь жить-то хочется. И еще как хочется! И картофель решает — уж коли никто не может помочь — защититься сам. Через 1–2 часа, после того как колорадский жук прогрыз первую, еще крошечную дырочку в листе, в ботве начинают синтезироваться специальные белковые соединения, которые, попадая в пищеварительный тракт жука, ингибируют, проще сказать, выводят из строя протеиназы, те самые ферменты, что участвуют в расщеплении поедаемых жуком растительных белков. Таким образом, сколько бы насекомое ни объедало листьев, как бы ни набивало желудок, толку от этого никакого. Растительные белки остаются в пищеварительном тракте, так сказать, в своем первозданном виде, не перевариваются, а значит, не усваиваются организмом. Можно набивать себе брюхо хоть до заворота кишок, но ни сил, ни аминокислот для строительства и обменных процессов клеток насекомого так и не прибавится. Наоборот, работа по поеданию бесполезной пищи только убавляет и силы и белковые запасы колорадского жука. Поэтому он, почуяв, что дело худо, спешно улепетывает от опасного для его жизни растения на рядом стоящий куст. Прогрызает первую дырочку в листе и… все начинается сначала.

Да, картофелеводы не раз с горечью наблюдали, что нашествие колорадских жуков оставляло на огороде или большом поле только сиротливо торчащие голые стебли ботвы. Происходило это потому, что нашествие жуков было массовым и картофель не успевал синтезировать ингибиторы протеиназы. Только через сутки во всех надземных частях растения обнаруживается достаточная концентрация ингибиторов, а спустя двое суток этих веществ накапливается в ботве сравнительно с другими растворимыми белками громадное количество — свыше 2 процентов. И когда на кусте кормится 1–2 жука, растение успевает изготовить защитные вещества, но вот если сразу же на него нападают одна-две сотни насекомых, они, конечно, успевают объесть все листья задолго до того, как синтезируется необходимая концентрация ингибиторов протеиназы.

Кстати, эти ингибиторы отнюдь не редкостная в природе вещь. Большинство растений синтезируют их и откладывают в семена — для защиты от поедания семян насекомыми — загодя, задолго до того, как они попадут «на зуб» насекомым. Только у картофеля, томатов и, по-видимому, некоторых других растений ингибиторы начинают вырабатываться в экстренных случаях нападения на растение.

Сам механизм экстренной выработки защитных средств достаточно широко распространен в природе. И ингибирование протеиназ еще довольно милостивое, хоть и неприятное средство защиты. Более изощренные способы применяют другие растения. Один из видов пихты, например, в ответ на нападение насекомого — пихтового гермеса — начинает создавать в своих тканях не что иное, как ювенильный гормон насекомого — ювабион.

По-видимому, всем известно, что метаморфоз насекомых проходит в несколько-стадий — от личинки до взрослой особи. Но далеко не каждый знает, что контролирование всех стадий превращения, скажем, гусеницы в бабочку производится гормонами — личиночным (или гормоном линьки) и ювенильным. Именно эти гормоны в строго определенное время включают механизмы обменных процессов, которые и образуют переход личинки в куколку, куколки в бабочку. И если личиночный гормон сопутствует всем стадиям метаморфоза — контролирует линьку наружной оболочки или кожицы, другие процессы, пока насекомое не превратится во взрослую особь, то интересующий нас ювенильный гормон ответствен только за самые ранние стадии метаморфоза. Причем, чем выше стоит насекомое на эволюционной лестнице, чем более оно развито, тем сильнее его ювенильные формы отличаются от форм взрослых особей — до окукливания они проходят несколько стадий.

Вот этот-то ювенильный гормон и выделяет пихта в ответ на нападение гермеса. Казалось бы, что и том плохого? Помогает даже, не надо самому насекомому его вырабатывать. Но в том-то и дело, что гормон этот попадает в организм насекомого совершенно не вовремя. Личинка еще не накопила сил и соответствующих питательных веществ, еще не развила как следует все полагающиеся органы, а тут ей выделенный пихтой гормон дает совершенно безапелляционную команду — переходи в следующую стадию! Организм личинки беспрекословно исполняет гормональный приказ и в результате из дефектной личинки и куколки рождается взрослая особь, которая, если даже и выживет (все зависит от времени, когда ювабион пихты скорректировал метаморфоз. Чем позже это происходит, тем жизнеспособнее оказывается насекомое), то размножаться уже не сможет.

А пихта и довольна — одним врагом меньше! Понятно, что не одной особью, а всей колонией напавших на пихту насекомых, меньше. Причем, как мы видим, в этом случае насекомые не убегают, продолжают резвиться на дереве, не подозревая об отдаленной трагической своей судьбе.

Интересно, что само открытие выделяемых растениями соединений с ювенильной активностью произошло довольно случайно и названо насмешниками-учеными «бумажным фактором». Дело в том, что известный американский биолог Ч. И. Вильяме пригласил в Гарвардский университет чехословацкого ученого К. Слому для исследований, в которых использовался излюбленный объект чешского биолога — клоп-солдатик. Когда К. Слома приступил к работе, оказалось, что в новых — во всех отношениях прекрасных — условиях клоп-солдатик никак не достигал нормального метаморфоза. Развитие насекомого неизменно прекращалось на пятой личиночной стадии и дальше не шло. Что только не перепробовал ученый, что только не передумал, пытаясь выяснить таинственную причину нежелания клопа развиваться! Даже пытался точно воссоздать те условия, которые были в его лаборатории на родине. И только когда сменил фильтровальную бумагу американского производства, на которой он пытался разводить клопов-солдатиков, на бумагу точно такую же, какой он пользовался в Чехословакии, все стадии превращения клопа во взрослую особь прошли нормально. Оказалось, что американская фильтровальная бумага сделана из древесины с высокой концентрацией ювенильного гормона. Впрочем, не только фильтровальная — исследования показали, что бумага всех американских газет и журналов обладает этой примесью, поскольку, как выяснилось, в бумажном производстве США используется главным образом бальзамическая пихта, древесина которой, содержит ювабион. Каковой, кстати, и был первоначально выделен из бумаги американского производства.