Жуки-пчеловоды — первые известные животные, которые имитируют запах цветов

Фото из открытых источников

Жизнь пчелы не состоит только из нектара и пыльцы. Пчелам приходится остерегаться обмана, потому что некоторые растения привлекают их, не предлагая никакой награды. Например, некоторые цветы орхидей выглядят и пахнут как самки пчел, побуждая самцов опылять их, когда они пытаются спариться. «Обман повсюду», — говорит Мэй Беренбаум, энтомолог из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне.

Недавно обнаруженная форма обмана еще более запутанна: личинки жуков-нарывников выделяют смесь летучих ароматических веществ, напоминающих запах цветка, привлекая пчел. Затем жуки прикрепляются к пчеле, добираются до ее гнезда и поедают яйца. Эта стратегия заманивания, описанная в препринте на bioRxiv, является первым известным примером того, как животное имитирует запах цветка. «Это прекрасное исследование, — говорит Консуэло Де Мораес, химический эколог из ETH Zürich, которая не принимала в нем участия. — Меня поражает, насколько сложны эти взаимодействия».

Райан Алам, химик-органик из Института химической экологии им. Макса Планка, никогда не предполагал, что применит свои знания в изучении насекомых, пока его не увлекли жуки-нарывники. Для самозащиты это семейство нелетающих жуков выделяет токсин кантаридин, который в древности использовался в медицине, а в средневековой Европе — как афродизиак. Один из североамериканских видов привлекает опылителей, создавая и выделяя имитирующие половые феромоны.

Алам был заинтригован, узнав, что этот вид, как и другие в Европе, массово взбирается на верхушки травы и стеблей растений. Чтобы лучше понять это поведение, он решил исследовать, исходят ли какие-либо запахи от личинок европейского черного масляного жука (Meloe proscarabaeus) длиной 3 сантиметра.

Во время прогулок по лугам неподалеку от института в Йене, Германия, Алам собрал около 40 взрослых жуков с черно-синим оттенком и перенес их в тепличный сад с песчаной почвой, засаженной пшеничной травой и другими растениями, которыми они питаются. Жуки спарились, зарылись в почву и отложили тысячи яиц. После вылупления личинки забрались на стебли травы. Работая в перчатках, чтобы избежать мозолей от кантаридина, Алам собрал личинки и измельчил их. Затем он поместил пюре в прибор, называемый газовым хроматографом-масс-спектрометром, который позволяет выявлять химические вещества в сложной смеси, отображая их на графике, называемом хроматограммой.

Анализ показал наличие смеси относительно легких молекул, называемых монотерпеноидами, которые редко встречаются у насекомых, но распространены у растений. Несколько из восьми наиболее распространенных молекул, таких как линалоол оксид и сиреневый альдегид, часто встречаются в цветах и, как известно, привлекают опылителей. «Это было для нас совершенно неожиданно», — говорит старший автор исследования, биохимик из Института Макса Планка Тобиас Кёльнер. «Мы увидели хроматограмму и подумали: „Это цветок, а не насекомое“».

Следующим шагом было тестирование воздействия на пчел. Алам соорудил Y-образный проход, где пчелы могли выбирать запах либо личинок жуков, либо ростков пшеницы, которые использовались в качестве контрольного образца. Красные каменные пчелы (Osmia bicornis) и голоседлые целлофановые пчелы (Colletes similis) предпочли запах оксида линалоола контрольному образцу. То же самое наблюдалось и с другими ингредиентами в пюре из личинок, а также со смесью в целом.

В отличие от обманчивых имитаций половых феромонов, цветочный аромат личинок привлекает как самцов, так и самок пчел. Это может быть выгодно жукам, поскольку в свои гнезда возвращаются только самки одиночных пчел; прикрепление к самке позволяет избежать необходимости перехода от самца к самке. «По сути, они исключают посредника», — говорит Алам.

Кёльнер отмечает, что жуки также устранили необходимость в цветах. Личинки собираются — возможно, следуя запаху своих сородичей — на верхушках стеблей травы ранней весной, до того, как распустятся настоящие цветы.

Алам и его коллеги определили биохимические пути, которые личинки используют для производства химических веществ, подобных цветочным. По словам Кёльнера, этот процесс, по-видимому, основан на тех же типах ферментов, которые растения используют для создания своих цветочных ароматов, — пример конвергентной эволюции.

Результаты «одновременно удивительны и концептуально интересны», — говорит Ко Мочизуки, эколог из Токийского университета. Новая работа «поднимает интригующий вопрос о том, насколько широко распространена подобная химическая мимикрия и как часто она могла оставаться незамеченной».

Химические методы обмана обнаруживаются реже, чем визуальная мимикрия, отчасти потому, что люди лучше видят, чем чувствуют запахи, говорит Беренбаум. Но она уверена, что при должном внимании появятся новые примеры. «Чтобы понять некоторые из этих очень странных взаимосвязей, требуются действительно тщательные наблюдения и интуиция».