Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
НАСЕКОМЫЕ И РАСТЕНИЯ
В ходе биологической эволюции цветковые растения и насекомые появились независимо друг от друга, но они во многом взаимодействовали между собой и эволюционировали совместно. Эволюцию каждой из этих групп нельзя считать результатом независимого развития во времени; по-видимому, имела место коэволюция, при которой постепенные изменения, сохраняющиеся в одной из групп, оказывались благоприятными для другой и наоборот. Особенно отчетливо это проявляется во взаимосвязи между цветками и насекомыми-опылителями. Цветки поставляют насекомым пищу — пыльцу и нектар; насекомые в свою очередь осуществляют перекрестное опыление цветков, способствующее генетической рекомбинации и обеспе-
Рис. 15.1. Изображенные здесь различные цветки (фотографии слева) представляются человеку просто желтыми. Часто нам трудно отличить друг от друга два вида со сходными цветками. Однако пчелы, осуществляющие опыление цветков, всегда собирают пыльцу в каждый данный период времени только с одного какого-нибудь вида. Им это удается потому, что они обладают способностью воспринимать ультрафиолетовое излучение, для нас невидимое. Если сфотографировать те же желтые цветки на пленку, чувствительную к ультрафиолетовому излучению (фотографии справа), то они примут совершенно иной вид и станет ясно, что пчела может улавливать различия, которые от нас ускользают. На верхних фотографиях изображены цветки рудбекии (Rud.be- ckla serotina), на нижних — калужницы (Caltha palustris). (С любезного разрешения Т. Eisner, Cornell University.)
чивающее данному виду растений изменчивость, необходимую для того, чтобы противостоять изменениям окружающей среды. Растение не выделяет, конечно, нектар «намеренно», с целью привлечь насекомых, и насекомое не осознает того, что оно переносит пыльцу с цветка на цветок, способствуя тем самым образованию семян; однако эти случайно возникшие в процессе эволюции взаимосвязи между растением и насекомыми обеспечивают прекрасное биологическое соответствие их друг другу и оказываются выгодными для обеих сторон. У некоторых растений появились в процессе эволюции цветки совершенно особой формы, облегчающей опыление насекомыми. Часто встречаются ярко окрашенные и сильно пахнущие цветки. Пчелы воспринимают не только видимый свет, т. е, цвета, доступные человеческому глазу, но также и ультрафиолетовое излучение. Если сфотографировать цветки на пленку, чувствительную к ультрафиолетовому излучению, то мы увидим их «глазами пчелы». При этом они будут выглядеть совсем для нас непривычно (рис. 15.1); обнаружатся какие-то линии, сходящиеся к нектарникам у основания лепестков и, очевидно, направляющие пчелу прямо к источнику пищи. Эти ультрафиолетовые отметки, вероятно, помогают также пчеле различать многочисленные типы цветков, которые в видимом свете кажутся очень похожими; благодаря этому насекомое может, очевидно, собирать однородный нектар и осуществлять опыление в пределах только одного вида растений.
Вещества, вырабатываемые растениями для отпугивания насекомых
Привлекая ряд насекомых-опылителей, растения в то же время страдают от того, что многие насекомые, особенно на стадии личинки, или гусеницы, на них кормятся, поедая по большей части их листья. По счастью, к пчелам это почти не относится; они только собирают с растений нектар и пыльцу и лишь иногда разрушают древесину. Для защиты от насекомых растения располагают широким набором «вторичных метаболитов», которые делают их для насекомых неприятными. Под вторичными метаболитами понимают различные вещества растительного происхождения, не играющие никакой роли в первичных метаболических процессах, таких, как дыхание или синтез отдельных клеточных компонентов. Мы делаем это заключение об отсутствии у них какой-либо роли в первичных метаболических процессах на основании того, что ни одно из таких специфических веществ не свойственно всем растениям или хотя бы большинству видов. Часто данный вторичный метаболит встречается только у какого-нибудь одного семейства, а иногда даже у одного вида или разновидности. Существуют тысячи вторичных метаболитов; число их столь велико, что пока еще
далеко не все они нам известны, и многие химики-органики тратят все свое время на идентификацию «новых» соединений этой группы. Биологи в течение многих лет строили догадки о роли этих веществ. Теперь, по-видимому, можно сказать с уверенностью, что вторичные метаболиты образуют защитную систему, используемую растениями против насекомых и патогенов, а иногда и против других растений.
Как могла возникнуть такая защитная система? Скорее всего случайным путем. Представим себе, что у данного растения произошла мутация, затронувшая тот или иной метаболический путь, в результате чего в растении началось образование какого-то нового соединения. Если это соединение оказалось ядовитым или неприятным для вредителей, то шансы на выживание у такого растения, естественно, повысились по сравнению с его «более вкусными» сородичами; поедать в первую очередь будут, конечно, их. Соответственно увеличились и шансы на то, что ген, контролирующий синтез этого соединения, будет передан следующему поколению растений. Если бы такое изменение произошло у всех растений, то насекомым стало бы нечем кормиться. Однако насекомые тоже обладают чрезвычайно сильной изменчивостью. Случайная мутация может сделать насекомое толерантным к яду, и оно получит возможность питаться тем, что для других непригодно; поэтому оно выживет и будет преуспевать в условиях, неблагоприятных для других особей того же вида. В результате мутантное насекомое передаст свой ген устойчивости большему числу особей в следующем поколении. Следствием этого будет параллельная эволюция, в которую вовлекаются, как уже отмечалось выше, не отдельные особи, а целые популяции растений и насекомых, изменяющиеся совместно.
