Знакомый многим аромат свежескошенной травы обусловлен летучими веществами, которые растения выделяют сразу после повреждения. Эти соединения, называемые летучими галоалканами (GLV), служат сигналами тревоги, предупреждая о нападении насекомых или стрессе. Они не только помогают растениям защищаться от патогенов и привлекать естественных врагов вредителей, но и передают информацию соседним растениям.
Новое исследование, проведённое учёными из Национального университета Тайваня совместно с зарубежными коллегами, сосредоточилось на ферментах гексеналь-изомеразах (Hi). Эти ферменты есть как у растений, так и у насекомых, и они преобразуют один из первых сигналов опасности — Z-3-гексеналь — в более эффективный E-2-гексеналь, который сильнее привлекает хищников гусениц.
Однако у гусениц в слюне также присутствуют собственные Hi-ферменты, которые выполняют такое же химическое превращение, но с иной целью. Насекомые изменяют растительный сигнал, усиливая тревогу и тем самым иногда наносят вред самому растению.
Интересно, что ферменты растений и насекомых, хотя и выполняют одинаковую функцию, принадлежат к разным белковым семействам. Это указывает на независимое возникновение этой способности в ходе эволюции.
Анализ 34 видов бабочек и мотыльков показал, что Hi-ферменты у насекомых появились сравнительно недавно и развивались в определённых линиях, при этом активность ферментов значительно варьируется между видами.
Для изучения структуры и функционирования этих ферментов учёные применили систему AlphaFold и функциональный анализ. У растений Hi-ферменты возникли в группе мезангиосперм — покрытосеменных, которые начали активно распространяться около 140 миллионов лет назад. Это совпало с эпохой, когда цветковые растения заняли доминирующее положение, создавая новые экологические ниши для насекомых.
Таким образом, запах свежескошенной травы — это не просто приятный аромат, а сложный химический сигнал, отражающий миллионы лет эволюционной борьбы между растениями и насекомыми.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.