Войти
Бабочка-монарх гусеница на растении молочая. У молочая есть три основных средства защиты, чтобы ограничить ущерб, причиняемый гусеницами : волоски на листьях, карденолид токсины и латекс жидкости, но у монархов эволюция, чтобы эта защита не действовала. Карденолид токсины, секвестрированные во время личиночной стадии монарха при питании растением, остаются у взрослых, что делает его неприятным для хищников. Химическая защита - это стратегия жизненного цикла, используемая многими организмами, чтобы избежать потребления путем производства токсичных или репеллентных метаболитов. Производство защитных химикатов происходит у растений, грибов и бактерий, а также у беспозвоночных и позвоночных животных. Класс химикатов, производимых организмами, которые считаются защитными, можно рассматривать в строгом смысле как применимый только к тем, которые помогают организму избежать травоядных или хищничества. Однако различие между типами химического взаимодействия является субъективным, и защитные химические вещества также могут рассматриваться для защиты от снижения приспособляемости вредителей, паразитов и конкурентов. Многие химические вещества, используемые в защитных целях, представляют собой вторичные метаболиты, полученные из первичных метаболитов, которые служат физиологической цели в организме. Вторичные метаболиты, вырабатываемые растениями, потребляются и поглощаются различными членистоногими, и, в свою очередь, токсины, обнаруженные у некоторых земноводных, змей и даже птиц, можно проследить до добычи членистоногих. Есть множество особых случаев, когда нужно рассматривать антихищные адаптации млекопитающих как химическую защиту.
Гриб Penicillium chrysogenum. Он производит пенициллин, соединение, которое убивает бактерии. Бактерии из родов Chromobacterium, Janthinobacterium и Pseudoalteromonas производят токсичные вторичный метаболит, виолаацеин, для сдерживания хищничества простейших. Виолацеин высвобождается при потреблении бактерий, убивая простейших. Другая бактерия, Pseudomonas aeruginosa, агрегируется в биопленки, воспринимающие кворум, которые могут способствовать скоординированному высвобождению токсинов для защиты от хищничества простейших. Жгутиконосцам давали возможность расти, и они присутствовали в биопленке P. aeruginosa, выращенной в течение трех дней, но через семь дней жгутиконосцы не были обнаружены. Это предполагает, что концентрированное и скоординированное высвобождение внеклеточных токсинов биопленками имеет больший эффект, чем одноклеточные выделения. Рост бактерий подавляется не только бактериальными токсинами, но и вторичными метаболитами, продуцируемыми грибами. Наиболее известные из них, впервые обнаруженные и опубликованные Александром Флемингом в 1929 году, описывают антибактериальные свойства «плесневого сока», выделенного из Penicillium notatum. Он назвал это вещество пенициллин, и оно стало первым в мире антибиотиком широкого спектра действия. Многие грибы являются либо патогенными сапрофитными, либо живут внутри растений, не причиняя им вреда как эндофиты, и многие из них, как было задокументировано, вырабатывают химические вещества с антагонистическим действием против различных организмов, включая грибы., бактерии и простейшие. Исследования копрофильных грибов обнаружили противогрибковые агенты, которые снижают приспособленность конкурирующих грибов. Кроме того, склероции из Aspergillus flavus содержали ряд ранее неизвестных афлавининов, которые были гораздо более эффективны в борьбе с хищничеством грибоядных жуков Carpophilus hemipterus., чем афлатоксины, которые также продуцирует A. flavus, и была выдвинута гипотеза, что алкалоиды спорыньи, микотоксины, продуцируемые Claviceps purpurea, могли развиться, чтобы препятствовать травоядность растения-хозяина.
Существует множество литературы по защитной химии вторичных метаболитов, продуцируемых наземными растениями, и их антагонистическому действию на вредителей и патогены, вероятно, из-за того, что человеческое общество зависит от крупномасштабного сельскохозяйственного производства для поддержания глобальной торговли. С 1950-х годов в растениях было зарегистрировано более 200 000 вторичных метаболитов. Эти соединения служат множеству физиологических и аллелохимических целей и обеспечивают достаточный запас для эволюции защитных химикатов. Примеры общих вторичных метаболитов, используемых растениями в качестве химической защиты, включают алкалоиды, фенолы и терпены. Защитные химические вещества, используемые для предотвращения употребления, можно в широком смысле охарактеризовать как токсины или вещества, снижающие пищеварительную способность травоядных животных. Хотя токсины определяются в широком смысле как любое вещество, вырабатываемое одним организмом, которое снижает приспособленность другого, в более конкретном смысле токсины - это вещества, которые непосредственно влияют на работу определенных метаболических путей и ухудшают их. Токсины являются второстепенными составляющими (<2% dry weight), active in small concentrations, and more present in flowers and young leaves. On the other hand, indigestible compounds make up to 60% dry weight of tissue and are predominately found in mature, woody species. Many alkaloids, pyrethrins, and phenols are toxins. Tannins are major inhibitors of digestion and are polyphenolic compounds with large molecular weights. Lignin and cellulose are important structural elements in plants and are also usually highly indigestible. Tannins are also toxic against pathogenic fungi at natural concentrations in a variety of woody tissues. Not only useful as deterrents to pathogens or consumers, some of the chemicals produced by plants are effective in inhibiting competitors as well. Two separate shrub communities in the California chaparral were found to produce phenolic compounds and volatile terpenes which accumulated in soil and prevented various herbs from growing near the shrubs. Other plants were only observed to grow when fire removed shrubs, but herbs subsequently died off after shrubs returned. Although the focus has been on broad-scale patterns in terrestrial plants, Paul and Fenical in 1986 demonstrated a variety of secondary metabolites in marine algae which prevented feeding or induced mortality in bacteria, fungi, echinoderms, fishes, and gastropods. In nature, pests are a severe problem to plant communities as well, leading to the co-evolution of plant chemical defenses and herbivore metabolic strategies to detoxify their plant food. A variety of invertebrates consume plants, but insects have received a majority of the attention. Insects are pervasive agricultural pests and sometimes occur in such high densities that they can strip fields of crops.
серия из исследования Эйснера и его коллег, изучающих защитный аэрозоль у жуков-бомбардиров. бумага специально обработана, чтобы вызвать цветную реакцию с распылителем, который обычно прозрачен. Многие насекомые неприятны хищникам и выделяют раздражители или выделяют ядовитые соединения, вызывающие болезнь или смерть при проглатывании. Вторичные метаболиты полученные из растительной пищи, также могут улавливаться насекомыми и использоваться для производства их собственных токсинов. Одним из наиболее известных примеров этого является бабочка-монарх, которая улавливает яд, полученный из молочая растение. Среди наиболее успешных отрядов насекомых, использующих эту стратегию, являются жуки (Coleoptera ), кузнечики (Orthoptera ), а также мотыльки и бабочки (Lepidoptera Насекомые также биосинтезируют уникальные токсины, и в то время как секвестрация токсинов из пищевых источников считается энергетически выгодная стратегия, это оспаривается. Passion-vine связанные бабочки в племени Heliconiini (подсемейство Heliconiinae ) либо изолируют, либо синтезируют de novo защитные химические вещества, но бабочки из рода Zygaena (семейство Zygaenidae) развили способность либо синтезировать, либо изолировать свои защитные химические вещества посредством конвергенции. Некоторые жесткокрылые изолируют вторичные метаболиты для использования в качестве защитных химикатов, но большинство из них биосинтезируют свои собственные de novo. Анатомические структуры были разработаны для хранения этих веществ, и некоторые из них циркулируют в гемолифе и высвобождаются в связи с поведением, называемым рефлекторным кровотечением.
Скунс (Mephitis mephitis ) в защитной позе с стоячий и надутый хвост, что указывает на то, что он собирается распылить. Позвоночные также могут биосинтезировать защитные химические вещества или изолировать их от растений или добычи. Секвестрированные соединения наблюдались у лягушек, натрициновых змей и у двух родов птиц, Pitohui и Ifrita. Предполагается, что некоторые хорошо известные соединения, такие как батрахотоксины ядовитых лягушек из семейства Dendrobatidae и тетродотоксин, продуцируются тритонами и иглобрюх происходят от добычи беспозвоночных. Буфадиенолиды, защитные химические вещества, вырабатываемые жабами, были обнаружены в железах натрициновых змей, используемых для защиты.
Некоторые млекопитающие могут выделять жидкости с неприятным запахом из анальные железы, такие как панголин и некоторые представители семейств Mephitidae и Mustelidae, включая скунсов, ласки и хорьков. Монотремы имеют ядовитые шпоры, используемые для предотвращения нападения хищников, а медленные лори (приматы: Nycticebus) производят яд, который, по-видимому, эффективен для сдерживания обоих хищники и паразиты. Также было продемонстрировано, что физический контакт с медленным лори (без укуса) может вызвать реакцию у людей - действуя как контактный яд.
