Confidențialitate și module cookie

Acest site folosește cookie-uri. Continuând, sunteți de acord cu utilizarea lor. Aflați mai multe, inclusiv cum să controlați cookie-urile.

rezistența

Atunci când singura dvs. sursă de hrană conține, de asemenea, o otravă mortală, opțiunile dvs. sunt destul de limitate: fie găsiți o sursă nouă de hrană, fie găsiți o modalitate de a face otrava mai puțin toxică. Este exact situația în care se găsesc multe insecte care mănâncă plante, în special cele care mănâncă lapte.

Milkweeds produc o clasă de toxine chimice numite cardenolide. Acești compuși leagă și inhibă în mod specific pompele de sodiu și potasiu găsite în celulele musculare ale inimii. Fără să funcționeze pompele, nivelul de sodiu în celulă crește, declanșând un lanț de evenimente care în cele din urmă perturbă contracția musculară din țesutul cardiac. La o doză suficient de mare, aceste efecte stimulatoare ale inimii pot fi letale pentru insecte, oameni și animale între ele. Cum fac atunci insectele care depind de lapte ca sursă principală de hrană să facă față acestei otrăvuri ascunse?

Cinci grupuri diferite de insecte care consumă lapte au ajuns independent la aceeași soluție: mutează anumite părți ale pompelor lor de sodiu și potasiu, astfel încât cardenolidele să nu se poată atașa la ele. Multă vreme, biologii au crezut că acesta este doar un alt exemplu de insecte care evoluează o adaptare ca răspuns la mecanismele de apărare ale unei plante. Dar nu este atât de simplu. Unele insecte, cum ar fi fluturele monarh, cooptează de fapt cardenolidele din alge ca parte a propriei apărări împotriva prădătorilor prin stocarea compușilor. Omizele fluture monarh se hrănesc exclusiv cu lapte și acumulează cardenolide în țesuturile corpului care sunt ulterior transferate în corpul său de fluture pentru protecție împotriva păsărilor și animalelor care îl pradă.

În timp ce biologii știu de mult despre capacitatea unor insecte de a tolera o dietă toxică care conține cardenolide și de a sechestra compușii ca mecanism de apărare, importanța relativă a acestor două trăsături în modelarea răspunsului evolutiv al insectelor este mai puțin clară. Biologul Universității Cornell Dr. Anurag Agrawal și studentul său absolvent Georg Petschenka și-au propus să răspundă la această întrebare folosind trei tipuri diferite de fluturi care au pompe de sodiu potasiu ușor diferite. Fluturele de corb comun are o pompă de sodiu-potasiu care este foarte sensibilă la inhibarea cardenolidelor, în timp ce fluturele monarh are o pompă de sodiu-potasiu foarte rezistentă. Pompa de sodiu și potasiu a fluturii regine are un nivel intermediar de rezistență. Pe baza acestor diferențe, cercetătorii au prezis că omizele comune de corb vor crește slab pe buruieni, în comparație cu omidele fluture monarh. În mod surprinzător, omizele celor trei fluturi au crescut la fel de bine pe lapte, chiar și pe lapte cu cele mai ridicate niveluri de cardenolide.

Deși cercetătorii nu au observat diferențe de creștere între omizi, au văzut diferențe în cantitatea de cardenolide stocate în sângele omidelor. Omizele comune de corb cu pompe de sodiu-potasiu foarte sensibile nu aveau cardenolide detectabile în sânge. În schimb, omizele reginei și monarhilor aveau cantități substanțiale de cardenolide în sânge, omizele monarh având cea mai mare cantitate. Cercetătorii au mai arătat că cardenolidele sunt depozitate inițial în intestinul omizilor, din care punct se dispersează în tot corpul prin sânge.

Mai mult decât atât, atunci când cercetătorii au injectat cardenolidă ouabain direct în omizi, a existat o diferență dramatică în modul în care au răspuns omizile. Omizele corbului obișnuit au devenit paralizate după injecția cu ouabain, doar 23% din omizile paralizate recuperându-se până a doua zi. Pe de altă parte, injecția cu ouabain nu a avut niciun efect asupra omidelor monarh, probabil pentru că pompele lor de sodiu și potasiu au avut mutații care le-au făcut rezistente la acțiunile ouabain.

Deci, ce înseamnă toate acestea? Pe baza datelor lor, cercetătorii au ajuns la concluzia că la fluturii consumatori de lapte, pompele de sodiu-potasiu rezistente la cardenolide nu au evoluat ca o modalitate de a rezista unei diete de lapte plină de otrăvuri cu cardenolide, ci mai degrabă ca o modalitate de a face față sarcinii toxice a depozitării cardenolidele ca apărare a prădătorilor. În timp ce aceste descoperiri contestă cu siguranță credința de lungă durată că rezistența la cardenolide a evoluat în primul rând ca răspuns la restricțiile alimentare, nu este clar dacă acest model este valabil pentru alte insecte care consumă lapte. De exemplu, molii arctiide au pompe de sodiu-potasiu sensibile la cardenolide, dar stochează și cardenolide. Va fi interesant să vedem cum aceste insecte sunt capabile să facă față acumulării de toxine.

Dar, între timp, vă rugăm să vă bucurați de acest videoclip al lui Drake care explică modul în care funcționează pompele de sodiu și potasiu.

Referințe: Petschenka G și Agrawal AA (2015). Rezistența fluturilor de lapte la toxinele plantelor este legată de sechestrare, fără a face față unei diete toxice. Proceduri. Științe biologice/The Royal Society, 282 (1818) PMID: 26538594