В середине девятнадцатого столетия, в труде, посвященном растениям-хищникам, Чарльз Дарвин высказал гипотезу о том, что определенные виды камнеломок, обладающие железистыми волосками с клейкой поверхностью, способны вести себя как хищники – захватывать и расщеплять насекомых. Однако в то время ему не удалось доказать эту идею на практике. Недавно международная группа специалистов-ботаников предоставила неопровержимые доказательства этого явления.

Английский биолог-эволюционист Чарлз ДарвинОн проявил интерес к растениям, питающимся насекомыми, еще в 1860-х годах. Вследствие своей страсти он создал книгу Insectivorous Plants, увидевшая свет в 1875 году и ставшая одним из первых всесторонних анализов способов захвата и переработки пищи у растительных организмов.

Особый интерес вызвали некоторые виды, относящиеся к роду » камнеломок (Saxifraga), обладающие железистыми выростами, производящими клейкую массу для удержания крошечных беспозвоночных. В то время Чарльз Дарвин выдвинул идею о том, что камнеломки демонстрируют признаки хищника: они не только фиксируют добычу, но и используют ее в качестве источника питания. Тем не менее, он не смог предоставить доказательства этой гипотезы.

Для квалификации растения как плотоядного необходимо наличие целого комплекса характеристик: привлечение жертвы, её поимка, переработка органики с последующим извлечением полезных веществ. Наиболее распространенным примером такого поведения является венерина мухоловка (Dionaea muscipula), которая захватывает добычу при помощи преобразованных листьев, формирующих ловушку-зажим.

Семейство камнеломок включает около 450 различных видов, обитающих в северном полушарии, преимущественно в арктических и высокогорных местностях. Отдельные виды встречаются также на территории Южной Америки, включая Анды.

В ходе предыдущих работ было установлено, что у отдельных разновидностей растения-каменеломки проявляются признаки хищничества. Это побудило ученых вновь обратиться к гипотезе Дарвина и провести её тщательную проверку.

Международный коллектив специалистов в области ботаники под руководством Ханя Суня ( Hang Sun) из Куньминского института ботаники при Китайской академии наук проанализировал один конкретный вид, Saxifraga candelabrum, который встречается на высотах около 2500-3300 метров над уровнем моря в пределах Цинхай-Тибетского плато, охватывающего Тибетский автономный район и горные области юго-западного Китая. Данное растение произрастает на скалистых склонах с дефицитом полезных веществ и существенно отличается от видов камнеломок, ранее исследованных Дарвином.

В ходе исследования Сунь вместе с соавторами использовал ряд научных подходов. В их число вошли изучение растения в естественной среде обитания, исследование химических соединений, притягивающих насекомых, анализ ферментов пищеварения и перемещения питательных элементов внутри организма растения, а также микроскопическое наблюдение за железистыми выростами.

Авторы исследования выяснили, что Saxifraga candelabrumЭто полностью отвечает всем основным требованиям, предъявляемым к настоящим хищным формам жизни.

Во-первых, Saxifraga candelabrumРастение намеренно привлекает жертв. Оно выделяет ароматические соединения, способные притягивать мелких насекомых. Таким образом, появление насекомых на поверхности растения не является случайностью – оно представляет собой активное взаимодействие с возможной добычей.

Во-вторых, Saxifraga candelabrumОно захватывает насекомых в свои сети. В процессе наблюдений ученые-ботаники зафиксировали, что липкие железистые волоски удерживают мелких животных, преимущественно комаров небольшого размера. Более крупные виды насекомых, участвующие в опылении, не оказывались пленными – они высвобождались и улетали. Такой механизм позволяет растению поглощать питательные вещества, сохраняя при этом способность к воспроизводству.

В-третьих, Saxifraga candelabrum Растение перерабатывает захваченную пищу. Анализ его поверхности выявил присутствие ферментов, участвующих в расщеплении органических веществ. Хотя некоторые виды флоры могут непроизвольно задерживать насекомых, лишь те растения, которые способны к деструкции добычи и усвоению её составляющих, классифицируются как настоящие хищники.

Наконец, Saxifraga candelabrumРастение поглощает питательные вещества из пойманных насекомых. К такому заключению пришла группа исследователей под руководством Суня после проведенного эксперимента. Ученые-ботаники провели исследование с использованием плодовых мушек, которых кормили пищей, обогащенной стабильным изотопом азота, а затем помещали на растение для наблюдения за перемещением этого химического элемента. Было установлено, что азот из насекомых переходит в ткани растения. Это послужило неопровержимым подтверждением того, Saxifraga candelabrum действительно усваивает питательные вещества из добычи, не ограничиваясь лишь механической ловлей насекомых.

Дополнительное изучение генетического кода укрепило результаты работы ученых. У камнеломки были найдены гены, демонстрирующие сходство с генами, отвечающими за хищнические механизмы в известных плотоядных растениях, например, росянке. Drosera). Значительная часть из них обусловлена переработкой пищи и последующим использованием полезных компонентов.

Новые данные подтвердили, что Saxifraga candelabrumЭтот процесс характеризует истинных хищно питающихся растений. Полученные данные расширили информацию о известных растениях-хищниках, продемонстрировав возможность возникновения подобных адаптаций в различных группах флоры независимо друг от друга.

Ученые считают, что их открытие может пересмотреть представления об иных видах камнеломок. У многих растений этого рода наблюдаются схожие структуры и, вероятно, они обладают нераскрытыми возможностями для поимки насекомых.

Научная работа опубликована в журнале Nature Communications.