Эволюционный секрет гнилостно пахнущих цветов, которые соблазняют опылителей
Научная редакция, 8 мая (EFEverde). — Не все растения привлекают опылителей сладкими ароматами; некоторые делают это с ужасными запахами. Исследование, опубликованное в журнале Science, объясняет, как ген растения эволюционировал, чтобы производить неприятные запахи и получать экологические преимущества.
Исследование, проведенное под руководством Юдая Окуямы, эволюционного биолога из Токийского университета и Национального музея природы и науки в Японии, и проведенное десятком японских исследовательских центров, демонстрирует, как растения способны выделять неприятные запахи для привлечения опылителей.
Испускание ароматов может побудить насекомых посетить репродуктивные органы растения и тем самым увеличить вероятность опыления, но они также могут отпугнуть нежелательных посетителей.
В процессе эволюции растения модулировали молекулярный состав этих запахов, чтобы привлекать определенных насекомых.
Исследование объясняет, что в цветках копытня, или дикого имбиря, ген, предназначенный для детоксикации пахучих соединений, развился и стал производить неприятные запахи. Это открытие проливает свет на то, как растения используют древние метаболические пути для достижения экологического преимущества.
Согласно исследованию, эти растения используют химические вещества (олигосульфиды), которые придают их цветам запах, похожий на запах гниющего трупа, чтобы обмануть насекомых, питающихся разлагающейся органикой, и заставить их посетить их и осуществить опыление.
Вонючие летучие соединенияКлючевой особенностью зловонных цветов является выделение летучих зловонных соединений, в частности олигосульфидов, таких как диметилдисульфид (ДМДС) и диметилтрисульфид (ДМТС).
Эти соединения имитируют химические сигналы, испускаемые разлагающимся материалом.
Хотя известно, что эти соединения образуются в результате бактериального расщепления серосодержащих аминокислот, биологические механизмы, позволяющие цветам производить их, остаются в значительной степени неизвестными.
Чтобы узнать больше об этом вопросе, Юдай Окуяма изучал цветы рода Asarum , которые отличаются удивительным разнообразием форм и ароматов — чертами, которые, как полагают, развились в ходе эволюции для привлечения как можно большего числа опылителей.
Используя сравнительную геномику и функциональные анализы, Окуяма и его команда обнаружили, что выделение цветочным DMDS связано с экспрессией гена в семействе селенсвязывающих белков.
У людей родственный белок SELENBP1 обычно обезвреживает метантиол — сильно пахнущее, неприятно пахнущее соединение, связанное с клиническим неприятным запахом изо рта. Этот белок обезвреживает метантиол, превращая его в менее вредные вещества.
У видов Asarum Окуяма и его коллеги обнаружили три различных типа генов метантиолоксидазы: SBP1, SBP2 и SBP3 .
Экспрессируя эти гены в бактериях и тестируя их ферментативную функцию, они обнаружили, что SBP1 выполняет уникальную реакцию: вместо детоксикации метантиола он преобразует его в DMDS.
Эта способность возникла благодаря небольшому количеству изменений аминокислот в SBP1, которые изменили ферментативную функцию SBP1 с метантиолоксидазы (MTOX) на дисульфидсинтазу (DSS).
Авторы исследования полагают, что эта способность развилась независимо как минимум у трех групп растений, не связанных с Asarum , что свидетельствует о конвергентной эволюции, обусловленной схожими экологическими факторами, отмечается в исследовании.
В статье, опубликованной в журнале Science под названием «Цветы с неприятным запахом изо рта», Лоренцо Капути и Сара О'Коннер из Института химической экологии Общества Макса Планка отмечают, что «примечательно», что, хотя окисление метантиола наблюдается и у людей, «ферментативная активность олигосульфидсинтазы развилась только у растений».
Исследователи полагают, что это может быть связано с тем, что «растения находятся под постоянным эволюционным давлением, заставляющим их производить сложные химические вещества для коммуникации и защиты».
А если вы еще не получили его, вы можете подписаться на нашу рассылку здесь.
efeverde
