Секвестрация токсинов

Определение

Секвестрация токсинов — процесс, при котором гусеница потребляет токсичные соединения из своего кормового растения и накапливает их, в основном неизменными, в собственных тканях тела, а не метаболизирует их и не выводит. Накопленные токсины сохраняются через метаморфоз, поэтому итоговая взрослая бабочка несёт ту же химическую защиту, что накопила гусеница, — превращая эволюционировавшую у растения химию против травоядных в собственное оружие насекомого против хищников.

Это принципиально отличается от простой переносимости токсичной диеты: секвестрирующие виды выработали конкретные физиологические адаптации, часто изменённые целевые белки, невосприимчивые к обычному механизму действия токсина, которые позволяют им не просто выжить при контакте с соединением, а активно концентрировать и удерживать его для собственной защиты.

Монарх и ваточник

Наиболее документированный случай секвестрации токсинов у бабочек — монарх (Danaus plexippus), чьи гусеницы питаются исключительно растениями ваточника (род Asclepias). Ваточник вырабатывает сердечные гликозиды — соединения, нарушающие работу натрий-калиевого насоса в клетках сердца и нервах у большинства позвоночных, делая растение токсичным почти для всех травоядных. Гусеницы монарха выработали изменённую версию того же насоса, в основном нечувствительную к гликозидам, что позволяет им питаться ваточником без вреда для себя, накапливая при этом токсин в тканях.

Результат — гусеница, куколка и взрослая бабочка монарха, все несъедобные и слегка ядовитые для птиц; этот факт открыто рекламируется через яркий оранжево-чёрно-белый предупреждающий рисунок монарха, а не скрывается, поскольку хищнику, выжившему после пробы на вкус, выгоднее для бабочки ещё и запомнить, что этот рисунок в будущем стоит избегать.

Токсичность неоднородна

Важный нюанс в том, что секвестрированная токсичность — не фиксированная, постоянная для всего вида величина. Концентрация сердечных гликозидов значительно варьирует между разными видами ваточника и даже между отдельными растениями одного вида в зависимости от условий произрастания. Гусеница монарха, выращенная на малотоксичном виде ваточника, накапливает соответственно меньше защиты, чем выращенная на высокотоксичном виде, а значит, отдельные монархи в пределах одной популяции могут заметно различаться по тому, насколько они на самом деле неприятны или опасны для хищника, — деталь, усложняющая простое обучение хищников избеганию и остающаяся активной областью исследований химической экологии.

Секвестрация не только у монарха

Секвестрация токсинов из кормовых растений широко распространена среди чешуекрылых везде, где гусеницы питаются химически защищёнными растениями, включая различных парусников, питающихся ядовитыми кормовыми растениями, и несколько видов медведиц, секвестрирующих алкалоиды. В каждом случае действует одна и та же логика: защита растения, эволюционировавшая для того, чтобы её не съедали, целиком присваивается насекомым, которое эволюционировало, чтобы есть его несмотря ни на что.

Смотрите также: апосематизм, кормовое растение.