Жуки-фермеры оказались неравнодушны к этанолу

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Грибные сады как источники питания возникли у муравьев, термитов и жуков за 40-100 миллионов лет до того, как люди занялись сельским хозяйством. Некоторые виды жуков из подсемейств Короеды (Scolytinae) и Плоскоходы (Platypodinae) живут в питательном симбиозе с грибами рода Ambrosiella. Виды предпочитают разные части дерева в разном состоянии, а также прокладывают разные по форме тоннели. Самцы этих жуков не могут летать, поэтому только самки находят и заселяют новые деревья: выгрызают тоннели и заражают их спорами гриба-симбионта, которые в большом количестве содержатся в фекалиях. В этот момент заражение может происходить не только симбионтами, но и другими организмами, путешествующими на покрове жуков. Эти сорняки бывают как грибами (например, Aspergillus, Paecilomyces и Penicillium), так и бактериями, и могут нарушить грибные сады жуков, став доминирующим видом в тоннелях. Жукам необходимо обезопасить свои сады — если сорняки вытеснят симбионтные грибы, жук-основатель или умрет, или покинет тоннель, и придется все начинать сначала.

Большинство жуков колонизируют ксилему недавно умерших деревьев, но некоторые из них могут заселять поврежденные или даже совершенно здоровые деревья. В древесине здоровых деревьев многих видов содержится этанол — побочный продукт анаэробного дыхания, а в тканях ослабленных деревьев его содержание резко возрастает. Ранее другие исследователи показали в своей работе, что жуки-короеды в четыре раза чаще садятся на половину бревна, обработанную этанолом, чем на другую часть. Этанол давно известен людям как антисептик и консервант, он увеличивает срок хранения продуктов за счет подавления роста многих видов грибов и бактерий. Авторы нового исследования предположили, что содержание этилового спирта затрудняет рост грибам-сорнякам и обеспечивают грибам-симбионтам конкурентное преимущество.

Чтобы подтвердить свою теорию, ученые исследовали поведение жуков-короедов Xylosandrus germanus на кизиле (Cornus florida) и багрянике (Cercis canadensis). На части деревьев были помещены пакетики-приманки с этиловым спиртом, а часть опрыскали, чтобы древесина пропиталась этанолом. Приманки подтвердили, что этанол привлекает жуков, но никто из них не смог вырастить грибы и вывести потомство на этих деревьях. В то же время, жуки успешно заселили другие деревья — там жуки смогли создать сады и откладывали яйца в тканях, содержащих этанол.

Затем ученые в лабораторных условиях изучили, как разные грибы реагируют на присутствие этанола в среде. Для этого гриб-симбионт из рода Ambrosiella выращивали в средах с разным содержанием этанола — от нуля до пяти процентов. Вес гриба-симбионта был максимальным при содержании в среде двух с половиной процентов этанола. Вес Aspergillus sp. и Penicillium sp. — распространенных в тоннелях сорняков — снижался по мере возрастания количества этанола в среде. Это происходит потому, что у грибов рода Ambrosiellaзначительно выше активность фермента алкогольдегидрогеназы, чем у сорных грибов— именно этот фермент определяет толерантность организма к этиловому спирту.

Раньше считалось, что этанол привлекает жуков как индикатор ослабленного, умирающего или недавно срубленного дерева. Теперь выяснилось, что выбирая содержащие этанол деревья, жуки получают более высокий урожай грибов-симбионтов и одновременно приобретают защиту сада от сорных грибов. Понимание механизмов заселения жуками новых деревьев может помочь в борьбе с этими разрушительными вредителями в лесах, садах и деревянных постройках.