Почему некоторые бабочки стали ядовитыми

Бабочки монархи специально научились накапливать в себе ядовитые вещества из молочаев, чтобы защититься от хищников.

Бабочкам и гусеницам приходится быть необыкновенно изощрёнными, чтобы отвадить от себя хищников. Одни маскируются под листья и веточки, другие – под птичий помёт (мы недавно писали об этой странной маскировке), третьи – под кого-то ядовитого и опасного. А некоторые и сами становятся несъедобными, питаясь ядовитыми растениями.

Так поступают, например, гусеницы бабочек монархов, поедающие молочай. Вещества карденолиды, содержащиеся в молочаях, блокируют работу натрий-калиевых насосов, специальных мембранных белков, чья задача – поддерживать нужный уровень ионов Na⁺ и K⁺ на внутренней и наружной сторонах клеточной мембраны. Если белковый ионный насос отключается, перестают сокращаться клетки сердца. Биологи давно заметили, что у некоторых гусениц соответствующие белки приобрели устойчивость к карденолидам. Но почему насекомые приобрели ядоустойчивость? Было ли это побочным следствием того, что гусеницам когда-то понадобилось освоить новый корм, который оказался ядовитым? Или же здесь изначально шёл эволюционный поиск средств защиты?

Молочай едят не только данаиды монархи (Danaus plexippus), но и некоторые другие виды – Danaus gilippus (из того же рода, что и монархи), и Euploea core. У D. gilippus белки хотя и устойчивы к карденолидам, но всё же не так, как у D. plexippus; что же до E. core, то её белки вполне чувствительны к молочайным ядам, правда, у её гусениц токсины всё равно не успевают всосаться в кровь: они либо разрушаются ещё в кишечнике, либо просто выводятся вместе с «пищевыми отходами» ещё до того, как успеют навредить.

Георг Печенка (Georg Petschenka) и Анураг Агравал (Anurag A. Agrawal) из Корнельского университета предположили, что если бы ядоустойчивость возникла у насекомых просто из-за того, что им понадобилось есть молочай (например, из-за нехватки какого-то другого корма), то более «продвинутые» в обращении с ядом оба вида данаид ели бы больше токсичной зелени, чем E. core. Однако в действительности все три вида съедали одинаковое количество молочая.

С другой стороны, как пишут исследователи в статье в Proceedings of the Royal Society B, у гусениц E. core карденолиды в теле нигде не задерживались. Гусеницы же данаид, напротив, накапливали яд в себе, причём у монархов концентрация карденолидов была вдвое большей, чем у D. gilippus. Хотя все три вида едят одинаковое количество молочая, только гусеницы монархов благодаря своим токсиноустойчивым белкам становятся воистину ядовитыми, так что на них ни один хищник не покусится. Авторы работы делают вывод, что «эволюционным двигателем» здесь всё-таки была необходимость выработать защиту от угрозы быть съеденным, нежели потребность расширить кормовую базу.

Есть ли ещё виды, безвредные сами по себе, но научившиеся использовать чужие яды, чтобы отпугивать от себя хищников? Да – и здесь можно вспомнить африканского косматого хомяка: этот грызун со смешным именем вымазывает свою шерсть в соке акокантеры абиссинской, которую предварительно усердно грызёт, превращая кору растения в настоящее мочало.

Акокантера содержит яд уабаин, по действию напоминающий южноамериканское кураре; волос подшёрстка хомяка впитывает яд сквозь поры прямо во внутренний стержень, подобно тампону. Охотники из восточноафриканских племён кипятят кору акокантеры и смазывают полученным отваром свои стрелы: с помощью яда, который вызывает сердечный спазм, они справляются даже со слонами. Неизвестно, ходит ли косматый хомяк на слонов, но для неопытной собаки неразумная попытка схватить намазанное ядом существо ничего хорошего не сулит: если она схватит грызуна, очень скоро ей станет очень плохо – вплоть до летального исхода.

Но может ли сам хомяк пережить такое нападение? Может – его кожа необычайно толста по сравнению с другими грызунами. Зоологи из Оксфордского университета, опубликовавшие несколько лет назад статью о ядовитом хомяке, утверждали, что им попадались хомяки, явно неоднократно побывавшие в чьих-то зубах – они был сплошь покрыты синяками. (На всякий случай уточним, что сам хомяк был известен давно, а вот природу его ядовитости удалось разгадать сравнительно недавно.)

По материалам The Scientist.