Почувствовав червей, роющихся в почве, растения включают защитные механизмы, которые срабатывают не только против червей, но заодно и против бактерий, вирусов и грибов.

То, что у деревьев, кустарников и трав есть аналог иммунной системы, давно не новость: учитывая изобилие травоядных животных и прочих организмов, питающихся растительными тканями, было бы странно, если бы растения в ходе эволюции не научились давать «симметричный ответ». (В дальнейшем мы будем говорить об иммунитете растений, однако следует помнить, что растительные защитные реакции сильно отличаются от чехарды лимфоцитов, антител, сигнальных белков-цитокинов и пр., что мы можем наблюдать в животных организма.)

Обработка феромоном нематод уменьшает чувствительность картофеля к фитофторозу (обработанное растение слева, необработанное – справа). (Фото Patricia Manosalva.)

Корневая галлообразующая нематода (Meloidogyne incognita) – один из самых опасных сельскохозяйственных вредителей. (Фото U.S. Department of Agriculture / Flickr.com.)

Механизмы ответа на внешнюю угрозу со временем становились всё более изощрёнными: например, тлей растения узнают по белкам, которые выделяют симбиотические бактерии этих насекомых. С другой стороны, функции растительного иммунитета разрастались и усложнялись: буквально на днях мы писали о том, что же самые вещества, которые в листьях и побегах уничтожают всякое бактериальное вторжение, в корнях действуют иным, более сложным образом, благоприятствуя одним почвенным микробам и отпугивая других.

Как же растения могут почувствовать вредителя? Например, по запаху, точнее, по химическим сигналам, испускаемым вредителями. В своей статье в Nature Communications Дэниэл Клессиг (Daniel Klessig) из Института растений Бойса Томпсона и его коллеги пишут, что растения могут чувствовать феромоны круглых червей нематод, живущих в почве и питающихся растительными соками. Нематод существует великое множество и распространены они повсеместно, некоторые из них безвредны, некоторые же ведут паразитический образ жизни и могут причинить много неприятностей хозяину, будь то животное или растение. Общаются черви с помощью веществ под названием аскарозиды, выделяемых во внешнюю среду. Сейчас известно около 200 аскарозидов, они влияют на поведение и развитие нематод и являются важной и достаточно древней системой химической коммуникации.

Исследователи выбрали несколько особо вредных для растений нематод и проанализировали, что за химические вещества они выделяют. Оказалось, что все эти особо опасные вредители синтезируют один и тот же аскарозид ascr#18. Когда его добавили в воду, в которой стояли растения томатов, картофеля, ячменя и Arabidopsis thaliana, то оказалось, что у всех них активировались защитные механизмы против соевой цистообразующей нематоды и корневой галлообразующей нематоды, из-за которых на корнях появляются характерные корневые наросты. Кроме того, увеличилась устойчивость к патогенным грибам, бактериям, вирусам, а также к простейшим оомицетам, вызывающим фитофторозы – одни из самых тяжёлых и убыточных заболеваний растений. По словам авторов работы, для усиления растительной защиты было достаточно совсем небольшого количества феромона нематод, и даже не обязательно было ставить корни в воду с ним, можно было просто обрызгать раствором листья и побеги. 

В дальнейшем, разумеется, предстоит выяснить, как растения «подслушивают» химические беседы червей, какие рецепторы на растительных клетках играют тут свою роль и т. д. Здесь можно вспомнить другую работу, опубликованную в 2012 году в журнале PNAS. В ней исследователи из Пенсильванского университета тоже говорили о том, что растения золотарника высочайшего могут чувствовать брачные феромоны своего вредителя, золотарниковой мухи-пестрокрылки Eurosta solidaginis: почувствовав химический брачный призыв самца, растение выделяет какие-то свои ароматические сигналы, отпугивающие мушиных самок, чтобы они не размножались на золотарнике. Но вообще, если говорить о чувствительности растений, то самой странной здесь, пожалуй, остаётся прошлогодняя работа из журнала Oecologia – в ней говорится, что растения чувствуют механические вибрации, производимые гусеницами, которые грызут листья, и в ответ на нападение повышают в листьях содержание разных невкусных веществ.