Скрытая химическая война внутри елей: как жуки и грибы борются за выживание

Исследователи из Института химической экологии Макса Планка в Йене изучили, как защитные химические вещества ели перемещаются по пищевой цепи леса, вовлекая в эволюционную борьбу деревья, вредителей и патогены.

Взрослые короеды в ходах под корой ели обыкновенной. Жук в центре заражён грибком Beauveria bassiana. Фото: Benjamin Weiss, Max Planck Institute for Chemical Ecology

Кора ели содержит высокий уровень фенольных соединений, защищающих дерево от вредоносных грибов. Учёные выяснили, что жук-короед (Ips typographus), питаясь тканью дерева, поглощает эти соединения. Внутри насекомого они химически преобразуются в агликоны — вещества с более сильным антимикробным действием, что защищает самих жуков от грибковых инфекций.

«Мы не ожидали, что жуки смогут так целенаправленно преобразовывать защитные соединения ели в более токсичные производные», — заявил ведущий автор работы Жо Сунь.

Однако грибок Beauveria bassiana, который иногда заражает и убивает короедов, выработал свою стратегию. Лабораторные анализы показали, что гриб использует двухэтапный процесс детоксикации: сначала гликозилирование (добавление сахара к токсичному агликону), а затем метилирование. Получившиеся метилгликозиды не вредны для гриба и устойчивы к ферментам жука.

Чтобы подтвердить важность этого пути, исследователи отключили гены, ответственные за метилгликозилирование, у гриба. Такие модифицированные грибы оказались гораздо менее успешны в заражении жуков.

«Мы продемонстрировали, что жук-короед может использовать защитные соединения дерева для обороны от своих врагов. Однако, поскольку один из этих врагов, гриб Beauveria bassiana, развил способность обезвреживать эти антимикробные защиты, он может успешно заражать короедов и тем самым фактически помогать дереву в его борьбе с жуками», — подводит итог руководитель исследования Джонатан Гершензон.

Полученные знания могут помочь в разработке более эффективных методов биологической борьбы с короедами. Теперь, зная, какие штаммы гриба устойчивы к антимикробным соединениям жука, их можно целенаправленно использовать.