Mléčnice překvapuje vědce: Vyvinula novou strategii, jak přelstít odolné motýly monarchy

Vědci z Cornellovy univerzity odhalili novou strategii, kterou mléčnice (Asclepias) používá v evolučním souboji s motýly monarchy: strukturálně vylepšuje své toxiny.

Vědci z Cornellovy univerzity odhalili novou strategii, kterou mléčnice (Asclepias) používá v evolučním souboji s motýly monarchy: strukturálně vylepšuje své toxiny. Nová studie, publikovaná v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences, ukazuje, že přidání malého strukturního prvku obsahujícího dusík a síru do toxinů mléčnice obchází schopnost monarchů je blokovat. Tento výzkum vrhá světlo na dosud podceňovanou evoluční taktiku rostlin, která spočívá nejen ve zvyšování úrovně toxicity, ale také v inovacích struktury, jež vedou k vytváření nových tříd či podtříd toxinů.

Christophe Duplais, docent entomologie na Cornell AgriTech, zdůrazňuje, že tato strukturální inovace představuje novou osu pro definování chemických toxinů v přírodě. Tato zdánlivě jednoduchá úprava má zásadní ekologický dopad, neboť molekula se stává pro monarchy opět toxickou. Mléčnice a motýli monarchové koevolvovali po miliony let, přičemž každý druh si vyvíjel obranné a proti-obranné mechanismy. Monarchové si například vyvinuli schopnost blokovat toxiny mléčnice, zvané kardenolidy, aby se nevážely na cílový enzym v jejich buňkách. Dokonce se naučili toxiny ukládat do svých křídel, aby otrávili ptáky, kteří se je pokusí sezobnout.

Výzkumný tým, vedený postdoktorandkou Paolou Rubiano-Buitrago, zkoumal toxiny v 52 druzích mléčnice a detailně analyzoval jejich molekulární strukturu. Zjistili, že přidání dusíko-sirného kruhu ke kardenolidu výrazně zlepšuje schopnost toxinů vázat se na cílové enzymy. Přítomnost tohoto dusíko-sirného kruhu byla navíc mnohem vyšší, než se dříve předpokládalo, přičemž téměř 70 % zkoumaných druhů tuto strukturu produkovalo.

Vědci zjistili, že druhy mléčnice vyvinuly tuto strukturální inovaci nezávisle a opakovaně, a to i napříč druhy, které se vyvíjely podél odlišných linií. Tento objev podtrhuje rozšířenost této strategie a poskytuje vhled do role strukturálních změn v evoluci. Duplais poznamenal, že tento nález je „ohromující“ a zpochybňuje model chemické eskalace, který předpokládá, že rostlina vytváří toxiny a hmyz se jim pouze přizpůsobuje. Strukturální inovace ukazuje, že se mohou dít mnohé iterativní změny, které tento jednostranný model evoluce komplikují. Studie by mohla pomoci v úsilí o ochranu monarchů tím, že poskytne vodítko k identifikaci bezpečných a škodlivých druhů mléčnice.