Bunte Raupenchemiker | 2020

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Anonim

Die Entdeckung eröffnet neue Wege, um die Koevolution von Pflanzen und Insekten zu verstehen - ein fortwährendes Wettrüsten von Pflanzen, die neue Abwehrchemikalien und Insekten produzieren, um sie zu umgehen. Giftige Pflanzenchemikalien können auch in der Medizin gegen Mikroben oder Krebszellen eingesetzt werden.

Die tropische Pflanze Vismia baccifera schützt sich selbst durch die Produktion einer Reihe von abweisenden Chemikalien, darunter drei Verbindungen, die für lebende Zellen giftig sind. Nur wenige pflanzenfressende Insekten vertragen einen solchen Cocktail, aber für diejenigen, die das können, liegen die Vorteile klar auf der Hand - weniger Konkurrenz um eine Mahlzeit und ein chemisches Werkzeug, das sie zu ihrer eigenen Verteidigung einsetzen können.

Skipper Schmetterling, Pyrrhopyge-Artikel , Raupen fressen nur Pflanzen der Gattung Vismia . Die Raupen einer großen Motte, Periphoba arcaei haben eine viel breitere Ernährung, einschließlich Vismia Pflanzen und viele andere. Leuchtend gefärbte Raupen, eine mit extravaganten Streifen und die andere blaugrün mit Borsten, bringen Raubtieren bei, ihr auffälliges Aussehen mit Toxizität in Verbindung zu bringen - einem Abwehrwarnsystem, das als Aposematismus bekannt ist.

"Bunte pflanzenfressende Insekten helfen uns bei der Identifizierung von Pflanzen, die Wirkstoffe gegen wichtige menschliche Krankheiten enthalten", sagte Todd Capson, ein ehemaliger assoziierter Wissenschaftler am STRI, der die leitende Autorin der neuen Studie, Ciara Raudsepp-Hearne, beaufsichtigte. Die Arbeit dokumentiert das erste bekannte Auftreten von Vismia Chemikalien in Schmetterlingen und Motten.

Die Forscher analysierten mehrere Lebensstadien der beiden Raupenarten auf das Vorhandensein und die Konzentration von Pflanzentoxinen namens Vismiones. Während in den Pflanzen zwei Vismionverbindungen im Verhältnis 1: 6 gefunden wurden, waren diese in den speziellen Schmetterlingsraupen kaum nachweisbar und in etwa gleichen Verhältnissen. Unterdessen enthielten die Raupen der generalistischen Motten signifikante Mengen der selteneren der beiden Verbindungen, was darauf hindeutet, dass sie diese Pflanzenchemikalie aktiv in ihren eigenen Körpern speichern konnten. Die Fäkalien beider Raupen zeigten ein Verhältnis von 1: 2 der Pflanzenstoffe, was darauf hindeutet, dass ihre Körper Verbindungen selektiv aufnehmen oder Moleküle eines Typs über den anderen umwandeln könnten.

"Wir wissen sehr wenig darüber, wie jedes pflanzenfressende Insekt mit diesen Chemikalien umgeht - wie sie sie lagern oder beseitigen", sagte die Wissenschaftlerin und Studienkoautorin von STRI, Annette Aiello. Einige Insekten können die Verbindungen isolieren, um sie nicht zu schädigen, während andere die Moleküle in Formen umwandeln, die für Wissenschaftler schwerer zu erkennen sind. Insekten, die schädliche Toxine verarbeiten, ohne ihre eigenen Zellen zu schädigen, haben einen Überlebensvorteil. Für eine generalistische Spezies, sagte Aiello, "könnte die Fähigkeit, toxische Verbindungen abzuscheiden, ein früher evolutionärer Durchbruch sein", der erste Schritt auf dem Weg zum Spezialisten für toxische Pflanzen.

Frühere Arbeiten legen nahe, dass das Vorhandensein pflanzenfressender Insekten mit leuchtenden Warnfarben auf Pflanzen hinweisen kann, die potenziell nützliche Chemikalien enthalten. Und während spezialisierte Insekten eine offensichtliche Geschichte mit ihren Wirtspflanzen teilen, legt die neue Studie nahe, dass generalistische Insekten möglicherweise auch eine wichtige Rolle im chemischen Wettrüsten spielen, das die Koevolution von Pflanzen und Insekten vorantreibt. "Die Untersuchung von Insekten mit allgemeiner Ernährung kann manchmal zu Ergebnissen führen, die genauso lohnend sind wie die Untersuchung von Spezialisten", sagte Capson.