Дилемма растений в борьбе с инфекциями

Особи одного и того же вида растений часто сильно различаются по способности противостоять патогенам. Учёные из Института биологии развития Общества Макса Планка (Германия) нашли объяснение этому распространённому явлению. Их вывод: устойчивость к болезням может требовать высоких затрат.

Особенно устойчивые растения резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) производят меньше и мельче листьев и имеют конкурентный недостаток в отсутствие врагов. Таким образом, лучше ли инвестировать в устойчивость к болезням или в биомассу, сильно зависит от непредсказуемых обстоятельств, в которых может оказаться растение. Поэтому в природе сосуществуют как крупные, но уязвимые растения, так и мелкие, но хорошо защищённые (Nature, 3 июня 2010 г.).

В ходе эволюции растения изобрели множество способов защиты от врагов. Если давление отбора достаточно велико, можно было бы ожидать выживания только тех особей, которые лучше всего защищены. Однако растения сильно различаются по своей защитной способности, и это верно не только для разных видов, но и для особей одного вида.

Группа Детлефа Вайгеля обнаружила вариант гена ACD6, который функционирует как универсальное оружие в борьбе с вредителями. С ним растения производят гораздо больше химического вещества, непосредственно токсичного для микробов, и больше сигнальных молекул, важных для иммунитета. Это позволяет резуховидке бороться с широким спектром врагов — от бактерий и грибов до насекомых, таких как тля.

Однако не все разновидности имеют этот вариант. Хотя он встречается по всему ареалу произрастания резуховидки Таля (от Северной Африки до Скандинавии и от Центральной Азии до Западной Европы), в любом конкретном месте он обнаруживается только у ~20% особей. Это уже указывает на возможные недостатки этого варианта.

• «Мы смогли показать, что этот ген делает растения устойчивыми к патогенам, но в то же время он замедляет производство листьев и ограничивает их размер, поэтому такие растения всегда меньше тех, у которых нет этого варианта», — пояснил Детлеф Вайгель.
• «Но как только на них нападают, растения со специальным вариантом ACD6 получают преимущество по сравнению с растениями со стандартной версией. С другой стороны, в местах или в годы, когда врагов мало, они оказываются в невыгодном положении и проигрывают более крупным сородичам».

Меньший размер в конечном итоге приводит к сокращению количества семян и, следовательно, к меньшему потомству. Вывод Вайгеля: «Как и в человеческом обществе, в природе нет бесплатного обеда».