На протяжении десятилетий ученые знали, что растения способны выделять летучие органические соединения — по сути, химические сигналы, распространяющиеся по воздуху, — чтобы привлекать естественных врагов тех, кто ими питается, например, гусениц. Однако оставалось неясным, как именно растение преобразует физический акт поедания в специфический сигнал бедствия, призывающий хищников.
«Один из ключевых вопросов заключался в том, как растение вообще обнаруживает гусеницу», — отмечает Адам Штайнбреннер, биолог из Вашингтонского университета. Теперь, после многолетних экспериментов с обычными фасолевыми растениями в лаборатории и на сельскохозяйственных полях мексиканского штата Оахака, команда Штайнбреннера выявила единый иммунный рецептор, который координирует всю систему защиты от гусениц.
Механизм «слюнявых» сигналов
Когда травоядное насекомое, такое как гусеница, питается растением, оно вводит свою слюну прямо в поврежденные ткани. Эта слюна содержит биологические подсказки, известные как HAMPs (от англ. herbivore-associated molecular patterns) — молекулярные паттерны, связанные с травоядными. Одной из таких молекул HAMPs является пептид под названием инцептин, а также его фрагмент из 11 аминокислот, названный In11.
Оказалось, что оба эти фрагмента являются частью АТФ-синтазы, которая содержится в хлоропластах — это, по сути, часть собственного белка растения. Когда гусеница поглощает лист, ее пищеварительные ферменты расщепляют клеточные механизмы растения. Полученные фрагменты, включая In11, возвращаются на поверхность листа с отрыжкой гусеницы, хоть и в крайне малых концентрациях.
Эволюция и активация защиты
За миллионы лет растения, такие как обычная фасоль, выработали специализированный клеточный рецептор на поверхности, называемый рецептором инцептина, предназначенный исключительно для обнаружения In11. Когда этот рецептор взаимодействует с In11, он запускает каскад сигналов в клетках растения, инициируя тем самым иммунные реакции.
По словам Штайнбреннера, доказать, что именно этот конкретный рецептор отвечает за подачу сигналов, призывающих хищников, было чрезвычайно сложно. Для этого требовались идеальные сравнительные образцы растений: одни без рецептора, а другие — с его интактной (целой) версией.
