Вселенная внутри нас. Как микробы обогащают наш взгляд на жизнь - Эд Йонг

суперсила распространяется. В конце концов способность есть листья растения появляется у всех хомяков, и скоро она распространится по всей пустыне. Возможно, именно своей готовности принимать новых микробов эти грызуны обязаны своим успехом и неприхотливостью[303].

И таких примеров много – микробы нередко дают хозяевам возможность употреблять в пищу что-то потенциально смертельное[304]. Лишайники – всем известные иконы симбиоза – полны ядовитой усниновой кислоты. А северные олени, что питаются в основном лишайниками, умеют расщеплять ее так, что в экскрементах от нее и следа почти не остается. По-видимому, и здесь дело в кишечных микробах. Многие растительноядные млекопитающие, от коал до хомяков, являются переносчиками микробов, расщепляющих танины – горькие соединения, придающие вяжущий вкус красному вину, но вредящие печени и почкам. Кишечные микробы кофейного жучка Hypothenemus hampei умеют расщеплять кофеин – вещество, позволяющее кофеманам проснуться и отравляющее любого вредителя, желающего полакомиться кофейными зернами. Любого, кроме кофейного жучка. Благодаря расщепляющим кофеин бактериям он стал единственным в мире животным, способным питаться лишь кофейными зернами, и одной из главных угроз мировой индустрии кофе.

Обезвреживание наряду с перевариванием, выживание не только благодаря пище, но и вопреки ей – травоядным без таких приемов не прожить. Совместив способности микробов и собственные пищевые стратегии, растительноядные получили возможность питаться любой зеленью, что найдут. Растениям приходится все это терпеть, но они вроде бы справляются. Креозотовые кусты, будучи основной пищей пустынных хомяков, остаются главным растением пустыни Мохаве. Сколько бы северные олени ни щипали лишайники, они все равно растут по всей тундре. Эвкалипты постоянно лишаются листьев из-за коал, но в Австралии и прогуляться нельзя так, чтобы хоть на один не натолкнуться. Даже с кофе, к счастью, все будет в порядке. Однако иногда микробы заходят со своим обезвреживанием слишком далеко. Иногда растениям приходится совсем несладко.

Пролетая над лесами на западе Северной Америки, вы, скорее всего, заметите крупные участки деревьев с порыжевшими кронами или голыми ветвями. На первый взгляд они, может, и похожи на живописный осенний пейзаж, вот только на самом деле это натюрморт. Эти деревья – сосны. У них не должны рыжеть иголки. Это вечнозеленые растения – точнее, были бы таковыми, если бы не погибали в столь огромных количествах. А кто убийца? Сосновый лубоед Dendroctonus ponderosae – иссиня-черное насекомое размером с зернышко риса. Он проникает под кору дерева и создает там длинные коридоры, по пути откладывая в них яйца. Личинки, вылупившись из яиц, пробираются внутрь к лубяному слою, чтобы питаться его соком. Один жук – не проблема, но в одном дереве поселяются сразу тысячи. Отодрав кусок коры, вы увидите их творение – целый лабиринт тоннелей, проходящих по всему стволу. Лубоеды лишают дерево большей части питательных веществ, так что оно начинает погибать. А заодно и дерево рядом с ним. И все их соседи. Целые акры деревьев рыжеют и умирают[305].

Сообщники лубоеда еще меньше, чем он сам, – куда бы он ни направился, его сопровождают два вида грибов. Они для жука – пищевые добавки, как Buchnera для тлей. Сами жуки обитают прямо под корой, питательных веществ там немного. Грибы же врастают в ствол и добираются до недоступных жукам запасов азота и других необходимых для жизни веществ. Добравшись, они начинают перегонять вещества ближе к поверхности ствола – в пределы досягаемости личинок. «Эти жуки едят всякую ерунду, а грибы снабжают их питательными веществами», – объясняет энтомолог Диана Сикс, много лет изучающая лубоедов. Когда личинка жука наконец окукливается, грибы производят споры – прочные репродуктивные капсулы. Взрослая особь, вылупившись, укладывает споры в полости во рту, напоминающие чемоданы, и тащит их к следующей бедняге-сосне.

Нашествия жуков начинаются и затихают, но вот последнее оказалось в десять раз масштабнее любого предыдущего – не в последнюю очередь благодаря глобальному потеплению. С 1999 года лубоеды и их грибковые официанты погубили более половины взрослых сосен в Британской Колумбии и поразили более 15 тысяч квадратных километров в США. Они даже каким-то образом переправились через Скалистые горы, что много лет удерживали их на западной окраине континента, и теперь распространяются на восток. А на пути у них огромные, пышные и уязвимые лесные массивы.

Однако деревья просто так не сдаются. При нападении жуков они начинают усиленно вырабатывать терпены – углеводороды, способные при достаточной концентрации и жуков убить, и грибок уничтожить. Считается, что жуки с этой преградой справляются грубой силой – за один раз их нападает столько, что дерево просто не успевает вырабатывать терпены в нужных количествах. Энтомологу Кену Раффе такое объяснение показалось нелогичным. Если бы все было так, деревья бы производили сразу много терпенов и их уровень быстро падал бы с наступлением все новых и новых армий лубоеда. На деле же все происходит по-другому: деревья удерживают химзащиту на высоком уровне по крайней мере с месяц. Получается, что личинкам жука приходится бороться с еще большим количеством токсинов, чем их родителям. Как у них это получается?

Научная группа Раффы выяснила, что лубоеды сотрудничают не только с грибами, но и с бактериями, такими как Pseudomonas и Rahnella – они были найдены во всех пораженных лубоедами деревьях. Они повсюду – на экзоскелетах насекомых, на стенах их лабиринтов, в их ротовых органах и кишечниках. Они – своего рода элита: их гораздо меньше, чем в кишечниках термитов, да и с пищеварением они не помогают. Зато они обладают целым набором генов для расщепления терпенов, и в лабораторных условиях они успешно с этими веществами расправляются. Разные виды бактерий умеют расщеплять разные вещества, так что вместе они справляются со всеми[306].

Хотелось бы заявить, что решение найдено: бактерии обезоруживают деревья, а жуки переносят их от одного ствола к другому. Однако, как мы уже знаем, мир симбиоза сложнее, чем кажется, и простые объяснения, при всей своей заманчивости, нередко оказываются неверными. Известно, что эти же бактерии обитают и на здоровых хвойных деревьях – не исключено, что они являются частью микробиома дерева. При нападении жуков и повышении уровня терпенов бактерии начинают пировать. Обед у них выходит отличный, но в итоге они, сами того не желая, вредят дереву – своему хозяину – и помогают лубоедам. Также выяснилось, что и жуки способны вырабатывать некоторые ферменты, расщепляющие терпены. Так в какой же степени им помогают бактерии – берут на себя большую часть работы или делят обязанности с насекомыми так же, как тли и Buchnera вместе создают аминокислоты? И что самое главное – действительно ли они увеличивают шансы лубоедов выжить?

Пока ясно