Тивката војна на растенијата

Споредено со брзиот живот на нашиот двоножен свет, животот на растенијата навидум изгледа како оаза на мирот и спокојот. Но, погледни подобро и ќе видиш дека незаситниот апетит на инсектите и штетниците ги става растенијата под константен стрес. За растението, секој момент е момент на живот или смрт.

А богами, борбата е жестока. Растенијата се далеку од пасивни жртви – тие имаат цел дијапазон на моќни одбрани: хемиски коктели кои служат како отрови, предупредувачки сигнали кон другите растенија, но и кон непријателите, помош од некои неочекувани сојузници, па дури и биолошки „интернет“.

Сепак, сиот овој одбранбен систем доаѓа по голема цена: енергија и други ресурси што растенијата инаку би ги употребиле за раст и за санирање на штети. Затоа, за да го избалансираат „буџетот“, растенијата мораат да бидат селективни кога го распоредуваат хемискиот арсенал.

Предупредувачки сигнали

Наместо да пумпаат хемиска одбрана 24/7, што би значело залудно трошење на ресурси, растенијата ја запираат продукцијата сé до моментот кога се нападнати. Веднаш штом некој инсект ќе гризне од листот, листот го огласува алармот, лансирајќи гасовити хемиски сигнали со кои ги предупредува другите делови на растението, а и неговите соседи, да почнат да ги екипираат одбранбените барикади.

Овој алармен систем работи преку мноштво од молекуларни настани. Најпрво, го стартува ослободувањето на хормони кои ги елиминираат т.н. JAZ протеини. Улогата на овие протеини е да ги „замолчат“ гените кои се директно заслужни за производство на разноразни токсини и одбранбени хемикалии. Преку елиминација на JAZ протеините, растението им дава зелено светло на овие гени да се изразат во полн потенцијал т.е. да го вооружаат растението и да го подготват за битка.

Исто така, растенијата се потпираат и на подземните мрежи за меѓусебно да се предупредат за претстојната опасност. Многу видови растенија имаат симбиотичка врска со фунги што се развиваат од земјата. Овие фунги го пробиваат надворешниот слој на коренот на растението и се хранат од резервоарите за јаглерод, за возврат овозможувајќи му да зема витални нутриенти како азот и фосфор. Фунгите растат испраќајќи долги, нишкасти гранки – наречени хифи и ја колонизираат почвата близу растенијата, формирајќи пространи подземни мрежи.

Во експериментите со мешункасти растенија, кога истражувачите поставиле растителни мушички на растението затворено во политенска торба (за да не може да испраќа предупредувања преку воздухот), другите растенија се „прикачиле“ на подземната фунгална мрежа и почнале да произведуваат одбранбени коктели. Нивните неповрзани соседи, пак, не реагирале. Значи, фунгите се еден вид на биолошки интернет и се заслужни за пренесување на витални „разузнавачки информации“ од растение до растение.

Повици за засилување

Растенијата исто така штедат ресурси така што регрутираат сојузници да водат дел од битките наместо нив. На пример, меѓу оружјата со кои располагаат растенијата има и такви испарливи хемикалии што го привлекуваат конкретниот предатор што се храни со директниот непријател на растението.

Така, кога гасениците пасат од Европската пченка, на пример, растението емитува бета-кариофилен, кој ги привлекува паразитските оси. Осите ги положуваат нивните јајца ВО гасениците, со што го успоруваат нивното хранење, и на крајот, кога јајцата ќе се испилат, ги убиваат. Истовремено, пченката ослободува бета-кариофилени и под земјата, како одговор на нападите од црви што се хранат со коренот. Овој сигнал, преку порите на почвата, ги привлекува предаторските глисти, кои пак се хранат со овие првите.

Во некои случаи, повиците за помош имаат обратен ефект и канат непожелни гости. На пример, одредени видови на пченка култивирани во САД ја имаат изгубено способноста да продуцираат бета-кариофилен, што ги остава поранливи на нападите на инсектите. Но, кога истражувачите успеале да го реактивираат генот одговорен за производство на оваа хемикалија, корените на растението биле преплавени од патогени фунги. Фунгата, се чини, еволуирала да го препознава бета-кариофиленот како знак за слабост и покана, што пак го става растението пред тежок избор: да ги задржи осите и глистите како сојузници и да потклекне пред патогените фунги, или да проба самостојно да се избори со заканата од инсектите и штетниците.

Нагазни „мини“

Некогаш, наместо отворена палба на оружја со мали шанси да ја погодат целта, подобра тактика е да се намами напаѓачот во внимателно поставена стапица. Растенијата од групата Brassicaceae (брокули и зелка), на пример, складираат навидум безопасни соединенија познати како глукосинолати во клеточните оддели сместени веднаш до складовите со ензимите наречени миросинаси. Двата резервоара се одделени само со тенок клеточен ѕид. Кога невнимателниот хербивор ќе загризе од овој ѕид, ензимите се мешаат со глукосинолатите и катализираат хемиски реакции што создаваат токсичен облак за напаѓачот (оттука е и тој карактеристичен горчлив вкус и антиоксидантските својства).

Сепак, растенијата вложуваат повеќе ресурси во овие стапици само кога стапиците се високо ефективни. Кога гасеницата ќе ја активира стапицата, растението го зголемува производството на глукосинолати. Но, кога напаѓачот е од групата на шмукачки инсекти, како што се растителните мушички, тој ја избегнува стапицата на начин што се храни преку прецизна, игловидна цевка. Во таквиот случај, растението не троши ресурси на дополнително производство на глукосинолати т.е. на неефективни оружја.

Шпионски игри

Некои растенија ги имаат научено комуникационите кодови на нивните непријатели и ги користат за да шират лажни информации. Мушичките, на пример, кога се нападнати од предатор, ослободуваат феромон бета-фарнесен. Тоа им сигнализира на другите мушички во областа дека се во опасност и дека треба да бегаат. Растенијата често емитуваат бета-фарнесен кога се нападнати од мушички, во обид да ги исплашат нивните агресори и да ги натераат да избегаат.

Но, и тука треба тактика. Во најголемиот број случаи, растенијата го ослободуваат феромонот во микс со други одбранбени хемикалии, во еднократни млазови. Повеќето видови мушички имаат научено да го игнорираат. Ама дивиот домат, на пример, има одлична тактика со која го модификува сигналот до успешен ефект: Го складира феромонот во деликатни вреќички на краевите на малечки влакненца на листот. Кога мушичката ќе слета на листот, нозете и се лепат на влакнестата површина, а додека се обидува да се ослободи практично ги крши овие вреќички и ослободува бета-фарнесен во големи количини, и тоа во бранови/пулсови, што е симулација на пулсирачките узбуни што ги праќаат мушичките кога се нападнати.

Прва помош

Кога се води тешка битка, растението мора да ги третира своите повреди. Се користи со еден куп соединенија, кои служат како антисептици и го штитат оштетеното ткиво од бактериски и фунгални инфекции. Ова се соедниненијата заслужни за оној специфичен мирис на свежо искосената трева, а покрај тоа што се користат за санирање на штети, воедно претставуваат и уште едно предупредување до соседните растенија дека опасноста е сé уште присутна.

Повреденото растение продуцира и трауматична киселина, позната како „хормон за рани“, кој стимулира клеточна делба со цел да ја затвори „посекотината“ т.е. раната, и тоа на многу сличен начин како што крвта се згрутчува кај раните на животните. Ваквиот одговор се случува уште во првите минути по нападот: растението почнува да се „закрпува“ додека сé уште се бори со напаѓачите. Значи, уште една тешка ситуација за растението, при која треба да одлучи како да ги распореди ресурсите помеѓу одбраната и регенерацијата.

Војна без крај

И како што војната помеѓу растенијата и инсектите се води од генерација во генерација, така и двајцата противници мораат постојано да ја ревизираат и адаптираат својата тактика и да се обидат да дојдат во предност. На пример, иснектите почнуваат да развиваат противотрови за различните одбрани на растенијата, вклучително и развивање на способност да се неутрализираат токсините или па дури и да се украдат за свои цели. Тоа ги остава растенијата во позиција да мораат да бидат креативни и постојано да развиваат нови техники. И едната и другата страна се борат до последна сила, и сето тоа само за да преживеат.