Техника - молодёжи 2001-07, страница 28

ПРОБЛЕМЫ И ПОИСКИ

Растения — не звери. Они не могут убежать, не имеют когтистых лап или острых клыков. Как же им защититься от нападения? Ведь врагов у них немало. Это и животные, объедающие листья, и насекомые-вредители, и разные болезнетворные микробы да вирусы... И вот недавно выяснилось, что как только, скажем, на обычный помидорный куст залезла гусеница, он тут же принимает меры: начинает выделять в листьях естественные инсектициды — вещества, которые нарушают пищеварение гусениц. Более того, одновременно куст начинает выделять этилен. Таким образом он подает своего рода сигнал SOS, воспринимаемый другими растениями. И те тоже начинают готовиться к обороне. В итоге это приводит к довольно-таки интересным результатам.

Гибель от голода с набитым желудком

Вот какой случай произошел в конце 1980-х гг. в Южной Африке, где местные фермеры стали разводить антилоп куду. Мясо их пользовалось большим спросом в стране — особенно у коренного негритянского населения, а витые рога охотно покупали туристы. Но вот без видимой причины животные начали гибнуть. Почему?

Зоолог Воутер ван Ховен исследовал содержимое желудков умерших антилоп. Выяснилось, что умерли они вовсе не от голода, не от жажды, не от паразитов или заразных болезней. Все очевидные причины отпали...

Лишь два года спустя ученый догадался, что погубило антилоп. Открытие, как это часто бывает, явилось делом случая. Ван Ховен заметил, что жирафы (он наблюдал их в национальном парке) никогда не задерживаются возле одной и той же акации. Пощиплют немного листву и, минут через десять, переходят к другому деревцу, непременно двигаясь против ветра.

Жирафы, понял ученый, боятся отравиться! Так же поступают и антилопы на воле. Однако их собратья, запертые в загонах, поневоле глодали одни и те же деревца и кусты. Им некуда, было деться.

Новые вскрытия показали, что в организме умерших антилоп было очень много танина — вещества, которое защищает растения от поедания их животными. Листья акации, почуяв беду, выделяют смертельно опасную дозу танина. Сигналом к тому бывает резкое покачивание листьев. Как только антилопа дернет за ветку, «процесс пошел». Если животное не прервет своей трапезы, оно отравится. Желудок куду не может переварить листья с таким содержанием танина. Они остаются в организме. Бедные антилопы умирали от голода с набитым до отказа желудком.

Лишние головы, голодные рты

А вот в листьях и стеблях небольшого растения дубровки удлиненной находится вещество, само по себе не способное убивать. Тем не менее, в американских

пустынях саранча, съедая подчистую всю растительность, дубровку не трогает.

Дело в том, что сок этого растения по своему составу напоминает обычный гормон роста насекомых. И если личинка травяной совки питается дубровкой, вещество химической защиты растения накапливается в ее организме. И когда наступает время окукливаться, начинаются неприятности Запасы ложного гормона роста не дают личинке сразу превратиться в куколку, заставляют по несколько раз прерывать этот процесс и заново приступать к нему.

Однако при повторных попытках личинка не сбрасывает с себя старые хитиновые оболочки, а образует все новые. Каждая неудачная попытка окукливания приводит к созданию... очередной головы. В итоге новые головы, как бусинки ожерелья, сидят одна за другой.

И хотя ложный гормон роста не убивает личинку, она все равно погибает от голода, поскольку ее головы отделены друг от друга хитиновыми перегородками. Лишние головы как бы «затыкают» рот основной — пища попасть в кишечник личинки не может.

Удивительным «химическим оружием» пользуется небольшое растение агера-тум, или долгоцветка, которую частенько высаживают на клумбы в виде бордюра. Она вырабатывает вещество, по-разному действующее на многих насекомых. У некоторых оно прекращает выработку так называемого ювенапьного гормона, и отравленные гусеницы, которым предстояло еще расти и расти, теряют аппетит. А когда они все-таки окукливаются, из куколки через некоторое время выходят крохотные неполноценные существа. Американские тараканы, полакомившись соком долгоцветки, прекращают вырабатывать вещества, с помощью которых самки привлекают самцов, и перестают плодиться. А колорадские жуки, наевшись листьев этого растения, надолго впадают в спячку и становятся легкой добычей для любого хищника.

Трехлинейная оборона

Растения умеют бороться не только с внешним, но и, так сказать, с внутренним врагом — микробами, поражающими их на клеточном уровне.

По мнению доктора сельскохозяйственных наук Л.В. Метлицкого, работающего в Институте биохимии имени А.Н. Баха РАН, в этом случае защитные средства растений образуют как бы три линии обороны.

Первая линия — препятствия, стоящие на пути проникновения паразита в растение, полагает профессор. Так, скорость внедрения возбудителя болезни в растительную ткань зависит от формы и размера устьиц.

Во второй линии обороны сосредоточены губительные для попавшего туда врага вещества, заранее заготовленные в нетронутых инфекцией тканях. Такую, к примеру, роль играет кофейная кислота, обладающая заметными антибиотическими свойствами. Кроме того, под действием ферментов она окисляется, в результате чего возникают хиноны — соединения, которые обладают еще более

сильными антибиотическими свойствами, чем сама кислота.

И наконец, третья линия обороны — это те защитные вещества, что образуются лишь при появлении паразитов. К ним, в частности, относятся фитоалек-сины. (Термин предложил немецкий фитоиммунолог К.О. Мюллер. Происходит он от греческих слов «фитон» — «растение» и «алексо» — «отражение атаки», «защита».)

По мнению многих исследователей, фитоалексины можно в какой-то мере сравнить с антителами млекопитающих. Правда, те и другие различаются по химической структуре, но в обоих случаях они появляются в ответ на инфекцию, то есть возникают как результат приобретенного, индуцированного иммунитета. «Есть также все основания считать синтез фитоалексинов тем общим механизмом, который определяет и видовой и сортовой иммунитет», — утверждает Метлицкий.

Удар, еще удар!..

Итак, фитоалексины — особые антибиотические вещества, которые образуются только в высших растениях. Они способны приостанавливать рост и развитие паразитарных грибов.

Каждое растение синтезирует фитоалексины строго определенной химической структуры. Например, в картофеле, томатах и других представителях семейства пасленовых в ответ на заражение образуются два фитоалексина из класса Тёрпеноидов: ришитин и любимин. Первый открыт японскими исследователями

и назван по сорту картофеля Ришери, в котором его нашли. Второй же фито-алексин впервые обнаружили сотрудники Института биохимии в картофельных клубнях отечественного сорта «Любимец» — отсюда и название.

Тот или иной фитоалексин может образоваться для защиты от самых разных паразитов. И если концентрация его достаточно велика, то для всех незваных пришельцев он оказывается губительным. Широкий спектр действия средства, по-видимому, обусловлен его способностью поражать центральные звенья обмена веществ, общие для всего живого. Установлено, что эти соединения повреждают клеточные мембраны паразитов, подавляют синтез нуклеиновых кислот и белков, нарушают энергетический обмен, деление клеток.

Очень важно также, что фитоалексины действуют не в одиночку: образование их

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 72001

26