Housenky lyšaje Manduca
sexta se brání před útokem pradátorů jedovatými výpary
Jiří Patočka
Housenky amerického tropického lyšaje Manduca sexta žijí na tabáku (Nicotiana tabaccum) a živí se jeho jedovatými listy. Proto místní obyvatelé říkají těmto zeleným housenkám „tobacco hornworm“. Pěstitelé tabáku je nemají rádi, ostatní žasnou nad tím, že je tato jedovatá strava nezahubí. Jak každý ví, tabák je jedovatý a lze jim docela rychle a spolehlivě zabít nejen hmyz, ale i člověka. Housenky tohoto lyšaje nejen že mohou tabák plný nikotinu a dalších alkaloidů pojídat aniž by jim ublížil, ale navíc si z jeho jedů dokáží vyrobit účinnou chemickou zbraň proti dotěrným predátorům (War et al., 2012).
Badatelé z Institutu Maxe Plancka pro chemickou ekologii v německé Jeně v řadě experimentů zjišťovali, jak je tato chemická obranná účinná a proč jedovaté tabákové alkaloidy housenku lyšaje nezahubí. Geneticky upravili tabák druhu Nicotiana attenuata, který je pro housenky lyšaje Manduca běžnou živnou rostlinou, tak aby rostliny neobsahovaly skoro žádný nikotin. Pak tyto GM tabáky pěstovali v Utahu, kde jsou lyšaj i tabák doma, a nechali na nich žít housenky lyšajů. Pečlivým pozorováním zjistili, že housenky takto upravený beznikotinový tabák baštily stejně ochotně jako ten s nikotinem, ale ztratily tím přísun suroviny pro výrobu své chemické zbraně.
Zatímco housenky živící se jedovatým tabákem měly ve své hemolymfě nikotin a jeho část dokázaly přesunout do vzdušnic a vyfouknout jej v podobě jedovatého plynného oblaku, housenky žijící na GM tabáku tuto výhodu neměly. Byly proto bezbranné vůči krvežíznivým slíďákům druhu Camptocosa parallela při jejich nočních útocích. Na přesunu v potravě konzumovaného nikotinu do hemolymfy se zřejmě podílí isoenzym CYP6B46 cytochromu P-450, který živočichové obvykle využívají při neutralizaci toxických látek obsažených v rostlinné potravě (Kumar et al., 2014a).
Výzkum prokázal, že v hemolymfě housenek skončí jen asi 0,65 procenta nikotinu, který housenka sežere, ale k odpuzení pavouků a snad i dalších predátorů to stačí. Housenka má jako všechen hmyz neprodyšnou vnější kostru. Dýchá pomocí otvorů (spirakula), které jsou přímo propojeny se soustavou rozvádějící hemolymfu. Nikotin z tělní tekutiny housenek tak proniká do vzduchu a vytváří kolem nich jedovatý oblak. Pavouk, který se k housence přiblíží, jed ucítí a raději ji nechá na pokoji. Nikotinový oblak odpuzuje i mravence a parazitické vosy a možná i další predátory. Kupodivu ale nevadí broukům hlavěnkám nebo mravkolvům, kteří tyto housenky bez problémů pojídají (Kumar et al., 2014b).
Literatura
Kumar P, Pandit SS, Steppuhn A, Baldwin IT. Natural history-driven, plant-mediated RNAi-based study reveals CYP6B46's role in a nicotine-mediated antipredator herbivore defense. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014a; 111(4): 1245-1252.
Kumar P, Rathi P, Schöttner M, Baldwin IT, Pandit S. Differences in Nicotine Metabolism of Two Nicotiana attenuata Herbivores Render Them Differentially Susceptible to a Common Native Predator. PLoS One. 2014b; 9(4): e95982.
War AR, Paulraj MG, Buhroo AA, Ahmad T, Hussain B, Ignacimuthu S, Sharma HC. Mechanisms of plant defense against insect herbivores. Plant Signal. Behav. 2012; 7: 1306-1320.
