Badanie ujawnia, w jaki sposób owady zapylające radzą sobie z toksynami roślinnymi

Nowe badania pokazują, że owady zapylające, takie jak pszczoły miodne, wytwarzają specjalne enzymy, które odtruwają substancje chemiczne wytwarzane przez rośliny.

Wiele roślin wytwarza alkaloidy jako ochronę przed roślinożercami, a toksyny te znajdują się również w nektarze i pyłku.

Nowe badanie, przeprowadzone przez University of Exeter i Bayer AG, zbadało geny kilku gatunków z grupy zwanej Hymenoptera – owadów, do których należą pszczoły, osy, mrówki i motyle, które miały wspólnego przodka około 280 milionów lat temu.

Co ciekawe, wszystkie badane gatunki wytwarzają ten sam zestaw enzymów (rodzina CYP336 enzymów cytochromu P450) do przetwarzania toksyn alkalicznych.

„Gatunki te są bardzo różne, ale jedną wspólną cechą jest zdolność do detoksykacji alkaloidów” – powiedziała dr Angie Hayward z kampusu Penryn w Exeter w Kornwalii.

„Byliśmy zafascynowani odkryciem, że ta rodzina genów była utrzymywana przez prawie 300 milionów lat ewolucji przez całą grupę owadów o bardzo zróżnicowanym stylu życia”.

„Chociaż niektóre z tych gatunków mają bardzo mały kontakt z niektórymi głównymi alkaloidami, takimi jak nikotyna, wydaje się, że zachowały zdolność ich metabolizowania, prawie jako część ich dziedzictwa genetycznego, jak w przypadku kości ogonowej lub wyrostka robaczkowego człowieka ”.

Naukowcy zbadali genomy głównych gatunków błonkoskrzydłych, tworząc „drzewo ewolucyjne” dla tej rodziny.

Ekstrahowali również enzymy wytwarzane przez te gatunki i umieszczali je w linii komórkowej, aby zobaczyć, jak będą wchodzić w interakcje z alkaloidami – i odkryli, że faktycznie je odtruwają.

„Zrozumienie, w jaki sposób owady wchodzą w interakcje z określonymi toksynami, jest kluczowe – powinno wyjaśnić, w jaki sposób powstają nowe substancje chemiczne, takie jak insektycydy i insektycydy” – powiedział dr Partik Trozka z University of Exeter.

„Aby uniknąć szkód w środowisku, potrzebujemy bardzo specyficznych związków, które robią bardzo specyficzne rzeczy”.

„Nasz artykuł stanowi wkład w szerszą próbę zrozumienia, w jaki sposób owady rozkładają chemikalia i do jakiego stopnia odpowiedzialne geny utrzymują się w populacjach owadów”.

Dr Julian Haas, toksykolog owadów w firmie Bayer AG, powiedział: „Badanie to podkreśla obietnicę interdyscyplinarnej pracy zespołowej w celu lepszego zrozumienia molekularnych i ewolucyjnych podstaw mechanizmów detoksykacji u owadów, co ostatecznie pomoże zrozumieć ich interakcje z innymi toksynami, w tym pestycydami”.

Artykuł opublikowany w czasopiśmie Postęp nauki.